Аналіз складних ланцюгів постійного струму. Розрахунок і аналіз електричних ланцюгів Аналіз і розрахунок електричних ланцюгів

Електричне коло являє собою сукупність електротехнічних пристроїв, що створюють шлях для електричного струму, електромагнітні процеси в яких описуються рівняннями з урахуванням понять про електрорушійної силі, електричному струмі і електричному напрузі.

Основними елементами електричного кола (рисунок 1.1) є джерела і споживачі електричної енергії.

Малюнок 1.1 Основні елементи електричного кола

Як джерела електричної енергії постійного струму широко поширені генератори постійного струму і гальванічні елементи.

Джерела електричної енергії характеризуються ЕРС Е, яку вони розвивають, і внутрішнім опором R0.

Споживачами електричної енергії є резистори, електричні двигуни, електролізні ванни, електричні лампи і т. Д. У них електрична енергія перетворюється в хутра-нічних, теплову, світлову і ін. В електричному ланцюзі за по-ложітельное напрямок ЕРС Е приймається напрямок, що збігається з силою, що діє на позитивний заряд, тобто від «-» джерела до «+» джерела живлення.

При розрахунках електричних ланцюгів реальні джерела електричної енергії замінюються схемами заміщення.

Схема заміщення джерела ЕРС містить ЕРС Е і внутрішній опір R0 джерела, яке багато менше опору Rн споживача електроенергії (Rн \u003e\u003e R0). Часто при розрахунках внутрішній опір джерела ЕРС прирівнюють до нуля.

Для ділянки кола, що не містить джерело енергії (наприклад, для схеми малюнок 1.2, а), зв'язок між струмом I і напругою U12 визначається законом Ома для ділянки кола:

де ц1 і Ц2 - потенціали точок 1 і 2 ланцюга;

У R - сума опорів на ділянці ланцюга;

R1 і R2 - опору ділянок ланцюга.

Малюнок 1.2 Електрична схема ділянки ланцюга: а - що не містить джерело енергії; б - що містить джерело енергії

Для ділянки кола, що містить джерело енергії (рисунок 1.2, б), закон Ома запи-Сива у вигляді виразу

де Е - ЕРС джерела енергії;

У R \u003d R1 + R2 - арифметична сума опорів ділянок ланцюга;

R0 - внутрішній опір джерела енергії.

Взаємозв'язок між усіма видами потужностей в електричному ланцюзі (баланс потужностей) визначається з рівняння:

УР1 \u003d УР2 + УРП, (1.3)

де УР1 \u003d УЕI - алгебраїчна сума потужностей ис-джерел енергії;

УР2 - алгебраїчна сума потужностей споживачів (корисна потужність) (Р2 \u003d UI);

УРП \u003d УI2R0 - сумарна потужність, обумовлена \u200b\u200bвтратами в опорах джерела.

Резистори, а також опору інших електротехнічних пристроїв є споживачами електричної енергії. Ба-ланс потужностей визначається законом збереження енергії, при цьому в будь-який замкнутому електричному ланцюзі алгебраїчна сума потужностей джерел енергії дорівнює алгебраїчній сум-ме потужностей, які витрачаються споживачами електричної енергії.

Коефіцієнт корисної дії установки визначається відношенням

При розрахунках нерозгалужених і розгалужених лінійних електричних ланцюгів постійного струму можуть бути використані різні методи, вибір яких залежить від виду електричного кола.

При розрахунках складних електричних ланцюгів у багатьох випадках доцільно проводити їх спрощення шляхом згортання, замінюючи окремі ділянки ланцюга з послідовним, паралель-ним і змішаним сполуками опорів одним еквівалент-лентним опором за допомогою методу еквівалентних перетворень (методу трансфігурація) електричних ланцюгів.

Електричні кола постійного струму і методи їх розрахунку

1.1. Електричне коло і її елементи

В електротехніці розглядається пристрій і принцип дії основних електротехнічних пристроїв, що використовуються в побуті і промисловості. Щоб електротехнічне пристрій працював, повинна бути створена електричний ланцюг, завдання якої передати електричну енергію цього пристрою і забезпечити йому необхідний режим роботи.

Електричним колом називається сукупність пристроїв і об'єктів, що утворюють шлях для електричного струму, електромагнітні процеси в яких можуть бути описані за допомогою понять про електричний струм, ЕРС (електрорушійна сила) і електричному напрузі.

Для аналізу і розрахунку електричний ланцюг графічно представляється у вигляді електричної схеми, що містить умовні позначення її елементів і способи їх з'єднання. Електрична схема найпростішого електричного кола, що забезпечує роботу освітлювальної апаратури, представлена \u200b\u200bна рис. 1.1.

Всі пристрої та об'єкти, що входять до складу електричного кола, можуть бути розділені на три групи:

1) Джерела електричної енергії (харчування).

Загальною властивістю всіх джерел живлення є перетворення будь-якого виду енергії в електричну. Джерела, в яких відбувається перетворення неелектричної енергії в електричну, називаються первинними джерелами. Вторинні джерела - це такі джерела, у яких і на вході, і на виході - електрична енергія (наприклад, випрямні пристрої).

2) Споживачі електричної енергії.

Загальною властивістю всіх споживачів є перетворення електроенергії в інші види енергії (наприклад, нагрівальний прилад). Іноді споживачі називають навантаженням.

3) Допоміжні елементи ланцюга: з'єднувальні дроти, комутаційна апаратура, апаратура захисту, вимірювальні прилади і т.д., без яких реальна ланцюг не працює.

Всі елементи ланцюга охоплені одним електромагнітним процесом.

В електричній схемі на рис. 1.1 електрична енергія від джерела ЕРС E, що володіє внутрішнім опором r 0, за допомогою допоміжних елементів ланцюга передаються через регулювальний реостат R до споживачів (навантаженні): електричним лампочкам EL 1 і EL 2.

1.2. Основні поняття і визначення для електричного кола

Для розрахунку і аналізу реальна електричний ланцюг представляється графічно у вигляді розрахункової електричної схеми (схеми заміщення). У цій схемі реальні елементи ланцюга зображуються умовними позначеннями, причому допоміжні елементи ланцюга зазвичай не зображуються, а якщо опір сполучних проводів набагато менше опору інших елементів ланцюга, його не враховують. Джерело живлення показується як джерело ЕРС E з внутрішнім опором r 0, реальні споживачі електричної енергії постійного струму замінюються їх електричними параметрами: активними опорами R 1, R 2, ..., R n. За допомогою опору R враховують здатність реального елемента ланцюга необоротно перетворювати електроенергію в інші види, наприклад, теплову або променисту.

При цих умовах схема на рис. 1.1 може бути представлена \u200b\u200bу вигляді розрахункової електричної схеми (рис. 1.2), в якій є джерело живлення з ЕРС E і внутрішнім опором r 0, а споживачі електричної енергії: регулювальний реостат R, електричні лампочки EL 1 і EL 2 замінені активними опорами R, R 1 і R 2.

Джерело напруги на електричній схемі (рис. 1.2) може бути замінений джерелом напруги U, причому умовне позитивний напрямок напруги U джерела задається протилежним напрямку ЕРС.

При розрахунку в схемі електричного кола виділяють кілька основних елементів.

Гілка електричного кола (схеми) - ділянка ланцюга з одним і тим же струмом. Гілка може складатися з одного або декількох послідовно з'єднаних елементів. Схема на рис. 1.2 має три гілки: гілка bma, в яку включені елементи r 0, E, R і в якій виникає струм I; гілка ab з елементом R 1 і струмом I 1; гілка anb з елементом R 2 і струмом I 2.

Вузол електричного кола (схеми) - місце з'єднання трьох і більше гілок. У схемі на рис. 1.2 - два вузла a і b. Гілки, приєднані до однієї пари вузлів, називають паралельними. Опору R 1 і R 2 (рис. 1.2) знаходяться в паралельних гілках.

Контур - будь-який замкнутий шлях, що проходить по декількох гілках. У схемі на рис. 1.2 можна виділити три контури: I - bmab; II - anba; III - manbm, на схемі стрілкою показують напрямок обходу контуру.

Умовні позитивні напрямки ЕРС джерел живлення, струмів у всіх гілках, напруг між вузлами і на затискачах елементів ланцюга необхідно задати для правильного запису рівнянь, що описують процеси в електричному ланцюзі або її елементах. На схемі (рис. 1.2) стрілками вкажемо позитивні напрямки ЕРС, напруг і струмів:

а) для ЕРС джерел - довільно, але при цьому слід враховувати, що полюс (зажим джерела), до якого спрямована стрілка, має більш високий потенціал по відношенню до іншого полюсу;

б) для струмів в гілках, що містять джерела ЕРС - збігаються з напрямом ЕРС; у всіх інших гілках довільно;

в) для напруг - збігаються з напрямом струму в гілці або елемента ланцюга.

Всі електричні ланцюги діляться на лінійні і нелінійні.

Елемент електричного кола, параметри якого (опір та ін.) Не залежать від струму в ньому, називають лінійним, наприклад електропіч.

Нелінійний елемент, наприклад лампа розжарювання, має опір, величина якого збільшується при підвищенні напруги, а отже і струму, що підводиться до лампочки.

Отже, в лінійного електричного кола всі елементи - лінійні, а нелінійної називають електричний ланцюг, що містить хоча б один нелінійний елемент.

1.3. Основні закони ланцюгів постійного струму

Розрахунок і аналіз електричних ланцюгів виробляється з використанням закону Ома, першого і другого законів Кірхгофа. На основі цих законів встановлюється взаємозв'язок між значеннями струмів, напруг, ЕРС всієї електричної ланцюга і окремих її ділянок і параметрами елементів, що входять до складу цього ланцюга.

Закон Ома для ділянки кола

Співвідношення між струмом I, напругою UR і опором R ділянки аb електричного кола (рис. 1.3) виражається законом Ома

Мал. 1.3в цьому випадку закон Ома для ділянки кола запишеться у вигляді:

Закон Ома для всього ланцюга

Цей закон визначає залежність між ЕРС Е джерела живлення з внутрішнім опором r 0 (рис. 1.3), струмом I електричного кола і загальним еквівалентним опором R Е \u003d r 0 + R всьому ланцюгу:

Складна електричний ланцюг містить, як правило, кілька гілок, в які можуть бути включені свої джерела живлення і режим її роботи не може бути описаний тільки законом Ома. Але це можна виконати на підставі першого і другого законів Кірхгофа, які є наслідком закону збереження енергії.

Перший закон Кірхгофа

У будь-якому вузлі електричного кола алгебраїчна сума струмів дорівнює нулю

де m - число гілок підключених до вузла.

При записи рівнянь за першим законом Кірхгофа струми, спрямовані до вузла, беруть зі знаком «плюс», а струми, спрямовані від вузла - зі знаком «мінус». Наприклад, для вузла а (див. Рис. 1.2) I - I 1 - I 2 \u003d 0.

Другий закон Кірхгофа

У будь-якому замкнутому контурі електричного кола алгебраїчна сума ЕРС дорівнює сумі алгебри падінь напруг на всіх його ділянках

де n - число джерел ЕРС в контурі;
m - число елементів з опором R до в контурі;
U к \u003d R до I до - напруга або падіння напруги на к-м елементі контуру.

Для схеми (рис. 1.2) запишемо рівняння за другим законом Кірхгофа:

Якщо в електричному ланцюзі включені джерела напруги, то другий закон Кірхгофа формулюється в наступному вигляді: алгебраїчна сума напруг на всіх елементах контру, включаючи джерела ЕРС дорівнює нулю

При записи рівнянь за другим законом Кірхгофа необхідно:

1) задати умовні позитивні напрямки ЕРС, струмів і напруг;

2) вибрати напрямок обходу контуру, для якого записується рівняння;

3) записати рівняння, користуючись однією з формулювань другого закону Кирхгофа, причому складові, що входять в рівняння, беруть зі знаком «плюс», якщо їх умовні позитивні напрямки збігаються з обходом контуру, і зі знаком «мінус», якщо вони протилежні.

РЕФЕРАТ З ТЕМИ:

МЕТОДИ РОЗРАХУНКУ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Вступ

Загальна задача аналізу електричного кола полягає в тому, що по заданих параметрах (ЕРС, ТДС, опорам) необхідно розрахувати струми, потужність, напруга на окремих ділянках.

Розглянемо більш докладно методи розрахунку електричних ланцюгів.

1. Метод рівнянь Кірхгофа

Цей метод є найбільш загальним методом вирішення завдання аналізу електричного кола. Він заснований на вирішенні системи рівнянь, складених за першим та другим законами Кірхгофа щодо реальних струмів в гілках розглянутої ланцюга. Отже, загальне число рівнянь p дорівнює числу гілок з невідомими струмами. Частина цих рівнянь складається за першим законом Кірхгофа, інші - за другим законом Кірхгофа. У схемі містить q вузлів, за першим законом Кірхгофа можна скласти q рівнянь. Однак, одне з них (будь-яке) є сумою всіх інших. Отже, незалежних рівнянь, складених за першим законом Кірхгофа, буде.

За другим законом Кірхгофа повинні бути складені відсутні m рівнянь, число яких дорівнює .

Для запису рівнянь за другим законом Кірхгофа необхідно вибрати m контурів так, щоб в них увійшли в підсумку всі гілки схеми.

Погляньмо на цей метод на прикладі конкретної схеми (рис. 1).

Перш за все, вибираємо і вказуємо на схемі позитивні напрямки струмів в гілках і визначаємо їх число p . Для даної схеми p \u003d 6. Слід зазначити, що напрями струмів в гілках вибираються довільно. Якщо прийняте напрямок будь-якого струму не відповідає дійсному, то числове значення даного струму виходить негативним.

Отже, число рівнянь за першим законом Кірхгофа одно q – 1 = 3.

Число рівнянь, складених за другим законом Кірхгофа

m = p - (q – 1) = 3.

Вибираємо вузли і контури, для яких будемо складати рівняння, і позначаємо їх на схемі електричного кола.

Рівняння за першим законом Кірхгофа:

Рівняння за другим законом Кірхгофа:

Вирішуючи отриману систему рівнянь, визначаємо струми гілок. Розрахунок електричного кола не обов'язково полягає в обчисленні струмів по заданих ЕРС джерел напруги. Можлива й інша постановка задачі - обчислення ЕРС джерел по заданих струмів в гілках схеми. Завдання може мати і змішаний характер - задані струми в деяких гілках і ЕРС деяких джерел. Потрібно знайти струми в інших гілках і ЕРС інших джерел. У всіх випадках число складених рівнянь має дорівнювати числу невідомих величин. До складу схеми можуть входити і джерела енергії, задані у вигляді джерел струму. При цьому струм джерела струму враховується як струм гілки при складанні рівнянь за першим законом Кірхгофа.

Контури для складання рівнянь за другим законом Кірхгофа повинні бути обрані так, щоб жоден розрахунковий контур не проходив через джерело струму.

Розглянемо схему електричного кола, представлену на рис. 2.

Вибираємо позитивні напрямки струмів і наносимо їх на схему. Загальна кількість гілок схеми дорівнює п'яти. Якщо вважати струм джерела струму J відомою величиною, то число гілок з невідомими струмами p = 4.

Схема містить три вузли ( q \u003d 3). Отже, за першим законом Кірхгофа необхідно скласти q - 1 \u003d 2 рівняння. Позначимо вузли на схемі. Число рівнянь складених за другим законом Кірхгофа m = p - (q – 1) =2.

Вибираємо контури таким чином, щоб жоден з них не проходив через джерело струму, і позначаємо їх на схемі.

Система рівнянь, складена за законами Кірхгофа, має вигляд:

Вирішуючи отриману систему рівнянь, знайдемо струми в гілках. Метод рівнянь Кірхгофа застосуємо для розрахунку складних як лінійних, так і нелінійних ланцюгів, і в цьому його перевага. Недолік методу полягає в тому, що при розрахунку складних ланцюгів необхідно складати і вирішувати число рівнянь, яка дорівнює кількості гілок p .

Заключний етап розрахунку - перевірка рішення, яка може бути виконана шляхом складання рівняння балансу потужності.

Під балансом потужностей електричного кола розуміється рівність потужностей, що розвивається усіма джерелами енергії даному колі, і потужності, споживаної усіма приймачами тієї ж ланцюга (закон збереження енергії).

Якщо на ділянці ланцюга ab є джерело енергії з ЕРС і по цій ділянці протікає струм, то потужність, що розвивається цим джерелом, визначається твором.

Кожен з множників цього твору може мати позитивний або негативний знак щодо направлення ab. Твір матиме позитивний знак, якщо знаки розрахункових величин і збігаються (потужність, що розвивається даними джерелом, віддається приймачів ланцюга). Твір матиме негативний знак якщо знаки і протилежні (джерело споживає потужність, що розвивається іншими джерелами). Прикладом може служити акумулятор, що знаходиться в режимі зарядки. У цьому випадку потужність даного джерела (доданок) входить в алгебраїчну суму потужностей, що розвиваються всіма джерелами ланцюга, з негативним знаком. Аналогічно визначається величина і знак потужності, що розвивається джерелом струму. Якщо на ділянці ланцюга mn є ідеальне джерело струму зі струмом, то потужність, що розвивається цим джерелом, визначається твором. Як і в джерелі ЕРС знак твори визначається знаками множників.

Тепер можна записати загальний вигляд рівняння балансу потужностей

Для ланцюга, представленої на рис2.2 рівняння балансу потужності має вигляд

2. Метод контурних струмів

Метод контурних струмів зводиться до складання рівнянь тільки за другим законом Кірхгофа. Число цих рівнянь, рівне, на рівнянь менше числа рівнянь, необхідних для розрахунку електричних ланцюгів за методом законів Кірхгофа.

При цьому припускаємо, що в кожному обраному контурі протікає незалежні один від одного розрахункові струми, звані контурними. Струм кожної гілки визначається як алгебраїчна сума контурних струмів, що замикаються через цю гілку, з урахуванням прийнятих напрямків контурних струмів і знаків їх величин.

Число контурних струмів дорівнює числу «осередків» (елементарних контурів) схеми електричного кола. Якщо розглянута схема містить джерело струму, то незалежні контури необхідно вибирати так, щоб гілка з джерелом струму входила тільки в один контур. Для цього контуру розрахункове рівняння не складається, так як контурний струм дорівнює струму джерела.

Канонічна форма запису рівнянь контурних струмів для n незалежних контурів має вигляд

де

Контурний струм n -го контура;

Алгебраїчна сума ЕРС, що діють в n-му контурі, звана контурна ЕРС;

Власне опір n -го контура, що дорівнює сумі всіх опорів, що входять у розглянутий контур;

Опір належать одночасно двом контурам (в даному випадку контуром n і i ) І зване загальним або взаємним опором цих контурів. Першим ставиться індекс контуру, для якого складається рівняння. З визначення взаємного опору слід, що опору, що відрізняються порядком індексів, рівні, тобто .

Взаємним опором приписується знак плюс, якщо протікають по них контурні струми і мають однакові напрямки, і знак мінус, якщо їхні напрямки протилежні.

Таким чином, за допомогою рівнянь контурних струмів може бути зведене до запису симетричною матриці опорів

і вектора контурних ЕРС

При введенні вектора шуканих контурних струмів || рівняння (5) можна записати в матричній формі

Рішення системи лінійних рівнянь алгебри (5) для струму n -го контура може бути знайдено за правилом Крамера

де - головний визначник системи рівнянь, що відповідає матриці контурних опорів

Визначник отримуємо з головного визначника шляхом заміни n-го стовпця опорів на стовпець (вектор) контурних ЕРС.

Розглянемо метод контурних струмів на прикладі конкретної схеми електричного кола (рис. 3).

Схема складається з 3-х елементарних контурів (осередків). Отже, незалежних контурних струмів три. Вибираємо довільно напрям контурних струмів і наносимо їх на схему. Контури можна вибирати і не по осередках, але їх обов'язково повинно бути три (для даної схеми) і всі гілки схеми повинні увійти до складу обраних контурів.

Для 3-х контурної схеми рівняння контурних струмів в канонічній формі мають вигляд:

Знаходимо власні і взаємні опору і контурні ЕРС.

Власні опору контурів

Нагадаємо, що власні опору завжди позитивні.

Визначимо взаємні опору, тобто опору, загальні для двох контурів.

Негативний знак взаємних опорів обумовлений тим, що контурні струми, що протікають по цих опорам, протилежно спрямовані.

контурні ЕРС

Підставляємо значення коефіцієнтів (опорів) в рівняння:

Вирішуючи систему рівнянь (7), визначаємо контурні струми.

Для однозначного визначення струмів гілок вибираємо їх позитивні напрямки і вказуємо на схемі (рис. 3).

Токи гілок

3. Метод вузлових напруг (потенціалів)

Суть методу полягає в тому, що в якості невідомих приймаються вузлові напруги (потенціали) незалежних вузлів ланцюга щодо одного вузла, обраного в якості опорного або базисного. Потенціал базисного вузла приймається рівним нулю, і розрахунок зводиться до визначення (q -1) вузлових напруг, що існують між іншими вузлами і базисним.

Рівняння вузлових напруг в канонічній формі при числі незалежних вузлів n \u003d q -1 мають вигляд

Коефіцієнт називається власною провідністю n -го вузла. Власна провідність дорівнює сумі провідностей всіх гілок, приєднаних до вузла n .

коефіцієнт називається взаємної або межузловой провідністю. Вона дорівнює взятій зі знаком «мінус» сумі провідностей всіх гілок, що з'єднують безпосередньо вузли i і n .

Права частина рівнянь (9) називається вузловим струмом, Вузловий струм дорівнює алгебраїчній сумі всіх джерел струму, підключених до оскільки він розглядався вузлу, плюс алгебраїчна сума добутків ЕРС джерел на провідність гілки з ЕРС

При цьому зі знаком «плюс» складові записуються в тому випадку, якщо струм джерела струму і ЕРС джерела напруги спрямовані до вузла, для якого складається рівняння.

Наведена закономірність визначення коефіцієнтів істотно спрощує складання рівнянь, яке зводиться до запису симетричною матриці вузлових параметрів

і вектора вузлових струмів джерел

Рівняння вузлових напруг можна записати в матричній формі

Якщо в будь-якої гілки заданої схеми містяться тільки ідеальне джерело ЕРС (опір цієї гілки дорівнює нулю, тобто провідність гілки дорівнює нескінченності), доцільно в якості базисного вибрати один з двох вузлів, між якими включена ця гілка. Тоді потенціал другого вузла стає також відомим і рівним за величиною ЕРС (з урахуванням знака). В цьому випадку для вузла з відомим вузловим напругою (потенціалом) рівняння становити не слід і загальне число рівнянь системи зменшується на одиницю.

Вирішуючи систему рівнянь (9), визначаємо вузлові напруги, а потім за законом Ома визначаємо струми в гілках. Так для гілки, включеної між вузлами m і n струм дорівнює

При цьому з позитивним знаком записуються ті величини (напруги, ЕРС), напрямок яких збігається з вибраним координатним напрямком. У нашому випадку (11) - від вузла m до вузла n . Напруга між вузлами визначається через вузлові напруги

Розглянемо метод вузлових напруг на прикладі електричного кола, схема якої представлена \u200b\u200bна рис. 4.

Визначаємо число вузлів (в даному прикладі число вузлів q \u003d 4) і позначаємо їх на схемі.

Так як схема не містить ідеальних джерел напруги, то в якості базисного може бути обраний будь-який вузол, наприклад вузол 4.

При цьому .

Для інших незалежних вузлів схеми (q -1 \u003d 3) складаємо рівняння вузлових напруг в канонічній формі.

Визначаємо коефіцієнти рівнянь.

Власні провідності вузлів

Взаємні (міжвузлові) провідності

Визначаємо вузлові струми.

Для 1-го вузла

Для 2-го вузла

Для 3-го вузла

Підставивши значення коефіцієнтів (проводимостей) і вузлових струмів в рівняння (12), визначаємо вузлові напруги

Перш ніж перейти до визначення струмів гілок, задаємося їх позитивним напрямком і наносимо на схему (рис. 5).

Токи визначаємо за законом Ома. Так, наприклад, струм направлений від вузла 3 до вузла 1. Так само спрямована і ЕРС цієї гілки. отже

Токи інших гілок визначаємо за тим же принципом

Так як то

4. Принцип і метод накладення

Принцип накладення (суперпозиції) є виразом одного з основних властивостей лінійних систем будь-якої фізичної природи і стосовно лінійним електричних ланцюгів формулюється так: ток в будь-якої гілки складної електричного кола дорівнює алгебраїчній сумі часткових струмів, викликаних кожним чинним в ланцюзі джерелом електричної енергії в окремо.

Використання принципу накладення дозволяє в багатьох схемах спростити завдання розрахунку складного ланцюга, так як вона замінюється декількома відносно простими ланцюгами, в кожній з яких діє одне джерело енергії.

З принципу накладення слід метод накладення, застосовуваний для розрахунку електричних ланцюгів.

При цьому метод накладення можна застосовувати не тільки до струмів, а й до напруг на окремих ділянках електричного кола, лінійно пов'язаних з струмами.

Принцип накладення можна застосовувати для потужностей, тому що вони є не лінійними, а квадратичними функціями струму (напруги).

Принцип накладення застосуємо і до нелінійних ланцюгах.

Розглянемо порядок розрахунку методом накладення на прикладі визначення струмів в схемі рис. 5.

Вибираємо довільно напрям струмів і наносимо їх на схему (рис. 5).

Якби пропонована завдання вирішувалася будь-яким з методів (МЗК, МКТ, МУН), то необхідно було б складати систему рівнянь. Метод накладення дозволяє спростити рішення задачі, звівши його фактично до вирішення по закону Ома.

Розбиваємо цю схему на дві підсхеми (за кількістю гілок з джерелами).

У першій подсхеме (рис. 6) вважаємо що діє тільки джерело напруги, а струм джерела струму J \u003d 0 (це відповідає розриву гілки з джерелом струму).

У другій подсхеме (рис. 7) діє тільки джерело струму. ЕРС джерела напруги приймаємо рівною нулю E \u003d 0 (це відповідає Закорочування джерела напруги).

Вказуємо напрямок струмів на подсхеме. При цьому слід звернути увагу на наступні: все струми, зазначені на вихідній схемі, повинні бути вказані і на подсхеме. Наприклад, в подсхеме рис.6 опору і включені послідовно і по ним протікає один і той же струм. Однак на схемі необхідно вказувати струми і. ланцюгів ЕЛЕКТРИЧНІ КОЛА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ 1.1 Основні ...

розрахунок розгалужених ланцюгів постійного струму

Контрольна робота \u003e\u003e Фізика

Завдання Необхідно вирішити задачу розрахунку струмів у всіх гілках електричної ланцюги постійного струму. Завдання складається з ... двох частин. Перша частина завдання Розрахувати струми гілок методом ...

Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ

Установа освіти «Гомельський державний дорожньо-будівельний коледж імені Ленінського комсомолу Білорусії»

спеціальність 2-42

Комісія викладачів циклу «Електронні обчислювальні засоби»

Курсовий проект

з дисципліни: «Теоретичні основи електротехніки»

Тема: «Розрахунок і аналіз електричних ланцюгів»

Виконавець: учень групи ЕВС-22

Улас Тахір Алимович

Керівник проекту: викладач

Сухотского Ольга Дмитрівна

Гомель 2012

ВСТУП

1. РОЗРАХУНОК І АНАЛІЗ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

2. РОЗРАХУНОК нелінійних ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

3. РІШЕННЯ однофазних ЛІНІЙНИХ КІЛ ЗМІННОГО СТРУМУ

6. ОХОРОНА ПРАЦІ

7. Охорона навколишнього середовища

8. ЕНЕРГО - І матеріал ЗАОЩАДЖЕННЯ

ВИСНОВОК

ЛІТЕРАТУРА

ВСТУП

Тема даної курсової роботи: «Розрахунок і аналіз електричних ланцюгів».

Курсовий проект, включає в себе 5 розділів:

1) Розрахунок електричних ланцюгів постійного струму.

2) розрахунок не лінійних ланцюгів постійного струму.

3) Рішення однофазних лінійних електричних ланцюгів змінного струму.

4) Розрахунок трифазних лінійних електричних ланцюгів змінного струму.

5) Дослідження перехідних процесів в електричних ланцюгах.

Кожне завдання включає в себе побудову діаграм.

Завдання курсового проекту вивчити різні методи розрахунку електричних ланцюгів і на підставі цих розрахунків будувати різного виду діаграм.

У курсовому проекті використовуються такі позначення: R-активний опір, Ом; L - індуктивність, Гн; C - ємність, Ф; XL, XC-реактивна опір (ємкісне і індуктивне), Ом; I - струм, А; U-напруга, В; E - електрорушійна сила, В; шu, шi - кути зсуву напруги і струму, град; P - активна потужність, Вт; Q - реактивна потужність, Вар; S - повна потужність, ВА; ц - потенціал, В; НЕ - нелінійний елемент.

1. РОЗРАХУНОК ЛІНІЙНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Для електричного кола (рис.1) виконати наступне:

1) Скласти на основі законів Кірхгофа систему рівнянь для визначення струмів у всіх гілках схеми;

2) Визначити струми у всіх гілках схеми, використовуючи метод контурних струмів;

3) Визначити струми у всіх гілках схеми на підставі методу вузлових потенціалів;

4) Скласти баланс потужностей;

5) Результати розрахунків струмів по пунктам 2 і 3 представити у вигляді таблиці і порівняти;

6) Побудувати потенційну діаграму для будь-якого замкнутого контуру, що включає в себе ЕРС.

Е1 \u003d 30 В; R4 \u003d 42 Ом;

Е2 \u003d 40 В; R5 \u003d 25 Ом;

R1 \u003d 16 Ом; R6 \u003d 52 Ом;

R2 \u003d 63 Ом; r01 \u003d 3 Ом;

R3 \u003d 34 Ом; r02 \u003d 2 Ом;

R1 "\u003d R1 + r01 \u003d 16 + 3 \u003d 19 Ом;

R2 "\u003d R2 + r02 \u003d 63 + 2 \u003d 65 Ом.

Виберемо напрямок струмів.

Виберемо напрямок обходу контурів.

Складемо систему рівнянь за законом Кірхгофа:

E1 \u003d I1R1 "+ I5R5-I4R4

E2 \u003d I2R2 "+ I5R5 + I6R6

E2 \u003d I4R4 + I3R3 + I2R2 "

Малюнок 1. Схема електричного кола постійного струму

Розрахунок електричних ланцюгів методом контурних струмів.

розставимо струми

Виберемо напрямок контурних струмів по ЕРС

Складемо рівняння для контурних струмів:

Ik1 Ч (R1 "+ R4 + R5) -Ik2ЧR4 + Ik3R5" \u003d E1

Ik2 Ч (R3 + R + R2 ") - Ik1ЧR4 + Ik3Ч \u003d E2

Ik3 Ч (R6 + R2 "+ R5) + Ik1ЧR5 + Ik2ЧR2" \u003d E2

Підставами в рівняння числові значення ЕРС і опорів:

Ik1 Ч86-Ik2Ч42- + Ik3Ч25 \u003d 30

Ik1 Ч42 + Ik2Ч141 + Ik3Ч65 \u003d 40

Ik1 Ч (25) + Ik2Ч65 + Ik3Ч142 \u003d 40

Вирішимо систему матричних методом (методом Крамера):

Д1 \u003d \u003d 5,273Ч105

Д2 \u003d \u003d 4,255Ч105

Д3 \u003d \u003d -3,877Ч105

Розраховуємо Ik:

Висловимо струми схеми через контурні:

I2 \u003d Ik2 + Ik3 \u003d 0,482 + (- 44) \u003d 0,438 A

I4 \u003d -Ik1 + Ik2 \u003d 0,482-0,591 \u003d -0,109A

I5 \u003d Ik1 + Ik3 \u003d 0,591 + (- 0,044) \u003d 0,547A

Складемо баланс потужностей для заданої схеми:

Pис. \u003d E1I1 + E2I2 \u003d (30Ч91) + (40Ч38) \u003d 35,25 Вт

РПР. \u003d I12R1 "+ I22R2" + I32R3 + I42R4 + I52R5 + I62R6 \u003d (91) 2Ч16 + (38) 2Ч 63 + (82) 2Ч Ч34 + (- 09) 2Ч42 + (47) 2Ч25 + (44) Ч52 \u003d 41,53 ВТЦ .

1 Розрахунок електричних ланцюгів методом вузлових потенціалів

2 Розставимо струми

3 Розставимо вузли

4 Складемо рівняння для потенціалів:

ц1 \u003d (1? R3 + 1? R4 + 1? R1 ") - ц2Ч (1 / R3) -ц3- (1 / R4) \u003d E1? R1"

ц2Ч (1 / R3 + 1? R6 + 1? R2 ") - ц1Ч (1 / R3) -ц3 (1 / R2") \u003d (- E2? R2 ")

ц3Ч (1 / R5 + 1? R4 + 1? R2 ") - ц2Ч (1 / R2") - ц1Ч (1 / R4) \u003d E2? R2 "

Підставимо чисельні значення ЕРС і опорів:

ц1Ч0,104-ц2Ч0,029-ц3Ч0,023 \u003d 1,57

Ц1Ч0,029 + ц2Ч0,063-ц3Ч0,015 \u003d (- 0,61)

Ц1Ч0,023-ц2Ч0,015 + ц3Ч0,078 \u003d 0,31

5 Вирішимо систему матричних методом (методом Крамера):

1 \u003d \u003d (-7,803Ч10-3)

2 \u003d \u003d (-0,457Ч10-3)

3 \u003d \u003d 3,336Ч10-3

6 Розраховуємо ц:

ц2 \u003d \u003d (-21Ч103)

7 Знаходимо струми:

I1 \u003d (ц4- ц1 + E) 1? R1 "\u003d 0,482A

I2 \u003d (ц2- Ц3 + E2)? R2 "\u003d 0,49A

I3 \u003d (ц1- Ц2)? R3 \u003d (- 0,64) A

I4 \u003d (ц3- ц1)? R4 \u003d (- 0,28) A

I5 \u003d (ц3- Ц4)? R5 \u003d 0,35A

I6 \u003d (ц4- Ц2)? R6 \u003d (- 0,023) A

8 Результати розрахунку струмів двома методами представлені у вигляді вільної таблиці

Таблиця 1 - Результати обчислень струмів двома методами

Побудуємо потенційну діаграму для будь-якого замкнутого контуру включає ЕРС.

Малюнок 3 - Контур електричного кола постійного струму

Е1 \u003d 30 В; R4 \u003d 42 Ом;

Е2 \u003d 40 В; R5 \u003d 25 Ом;

R1 \u003d 16 Ом; R6 \u003d 52 Ом;

R2 \u003d 63 Ом; r01 \u003d 3 Ом;

R3 \u003d 34 Ом; r02 \u003d 2 Ом;

R1 "\u003d R1 + r01 \u003d 16 + 3 \u003d 19 Ом;

R2 "\u003d R2 + r02 \u003d 63 + 2 \u003d 65 Ом.

Обчислюємо потенціали всіх точок контуру при переході від елемента до елементу, знаючи величину і напрямок струмів гілок і ЕРС, а також величини опорів.

Якщо струм збігається за напрямком з обходом значить -, якщо збігається з ЕРС значить +.

ц2 \u003d ц1-I2R2 "\u003d 0 - 0,438 Ч 65 \u003d - 28,47B

ц3 \u003d Ц2 + E2 \u003d - 28,47 + 40 \u003d 11,53B

ц4 \u003d Ц3-I4R4 \u003d 11,58 - (- 4,57) \u003d 16,15B

ц4 \u003d Ц4-I3R3 \u003d 16,15-16,32 \u003d -0,17B

Будуємо потенційну діаграму, по осі абсцис відкладаємо опір контуру, а по осі ординат потенціали точок з урахуванням їх знаків.

2 РОЗРАХУНОК нелінійних ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Побудувати вхідні вольтамперних характеристику схеми нелінійної електричного кола постійного струму. Визначити струми у всіх гілках схеми (рис.4) і напруга на окремих елементах використовуючи отримані вольтамперні характеристики "а", "в".

Малюнок 3. Схема нелінійної електричного кола.

ВАХ НЕ1 R3 \u003d 26 Ом

ВАХ НЕ2 U \u003d 220В

Будуємо характеристику лінійного елемента:

I - сила струму в цьому ланцюзі, А;

R - опір в даному колі, Ом.

U - напруга в даному колі, В;

I - сила ока в даному колі, А.

Виберемо значення кратне 50:

Так як нелінійний елемент 1 (НЕ1) і нелінійний елемент 2 (НЕ2) включені послідовно, то для знаходження спільної струму потрібно знайти їх сумарну величину. Для цього складемо графіки нелінійних елементів вздовж осі напруги - вправо.

Для знаходження струмів на нелінійних елементах, знайдемо струми перетину НЕ і R3

Для вирішення складемо вправо графіки НЕ і R3

На осі напруг шукаємо U \u003d 220В і Rе

Шукаємо перетину I c R

Шукаємо перетину Ic c НЕ

Шукаємо перетину напруги U c НЕ1 і НЕ2

3. РОЗРАХУНОК однофазних ЛІНІЙНИХ КІЛ ЗМІННОГО СТРУМУ

Малюнок 4. Схема однофазного лінійного електричного кола змінного струму.

Uм \u003d 20В R1 \u003d 15 Ом

Ша \u003d 90 град. C1 \u003d 79,5 мкФ

R2 \u003d 30 Ом C2 \u003d 106мкФ

L2 \u003d 127 млГн L1 \u003d 15,9 мГн

Спростимо схему.

Малюнок 5.Упрощенная схема однофазної лінійного електричного кола змінного струму.

Розставимо струми в ланцюзі

Розрахунок реактивних опорів елементів електричного кола

Xc1 \u003d 1 / 2рfL1 \u003d 40,1

Визначимо повний опір ланцюга:

Z1 \u003d R1 + XL1 \u003d 15,8e18,4i

Z4 \u003d R2 + Xc2 \u003d 42,4e-45i

Z "\u003d ((Z3ЧZ4) / (Z3 + Z4)) + Z2 \u003d ((39e90iЧ42,4e-45i) / (39e90i + 42,4e-45i)) + 40e-90i \u003d 48,4e-17,3i

Zекв \u003d (Z1ЧZ ") / (Z1 + Z") \u003d 15,8e18,4iЧ48,4e-17,3i / 15,8e18,4i + 48,4e-17,3i \u003d 12,3e9,8i

Визначимо загальний струм:

Iобщ \u003d U / Zекв \u003d 20e-20i / 12,3e9,8i \u003d 1,63e-29,8i

Визначимо струми в гілках:

I1 \u003d U / Z1 \u003d 20e-20i / 15,8e18,4i \u003d 1,27e-38,4i

I2 \u003d Iобщ-I1 \u003d 1,63e-29,8i-1,27e-38i \u003d 0,4

I3 \u003d I2ЧZ4 / Z3 + Z4 \u003d 0,4Ч42,4e-45i / 39e90i + 42,4e-45i \u003d 0,5e-2i

I4 \u003d I2-I3 \u003d 0,4-0,5e-28,3i \u003d 0,25e113,5i

Складаємо баланс активних і реактивних потужностей: P \u003d I2ЧR1 + I22ЧR2 \u003d 1,272Ч15 + 0,252Ч30 \u003d 26,1 Вт

Q \u003d I12ЧL1 + (I32 + XL2) -I42ЧXc2-I22-Xc1 \u003d 9,5Вар

S \u003d UmeШuiЧ I * \u003d 20e-20iЧ1,63e29,8i \u003d 32,6e9,8i \u003d 32,1 + 5,6i

S пр \u003d P + Qi \u003d 26,1 + 9,5i

Визначення діючих значень струмів у всіх гілках електричного кола

I д \u003d Im / \u003d 1,27 / \u003d 0,91A

Iд1 \u003d I1 / \u003d 7 / \u003d 0,91A

Iд2 \u003d I2 / \u003d 0,4 / \u003d 0,28A

Iд3 \u003d I3 / \u003d 0,5 / \u003d 0,36A

Iд4 \u003d I4 / \u003d 0,25 / \u003d 0,18A

Запишемо миттєві значення струму джерела

4. РОЗРАХУНОК трифазних лінійних ланцюгів змінного струму

Малюнок 6. Трифазна лінійна електричний ланцюг змінного струму

XLC \u003d 500 OM XCA \u003d 480 OM

Розставимо струми.

Визначимо фазні напруги.

UВC \u003d Uфе-120i \u003d 380E-120i

UCA \u003d Uфe120i \u003d 380e120i

Визначимо фазні струми:

IAB \u003d UAB / (RA + XCA) \u003d 380 / (360 + 480e-90i) \u003d 380 / 600e-53,1i \u003d 0,6353,1i

IBC \u003d UBC / (XCB + XLB) \u003d 380E-120i / (650-90i + 20090i) \u003d 380E-120i / 450e-90i \u003d 4e-30i

ICA \u003d UCA / XLC \u003d 380e120i / 500e90i \u003d 0,76e30i

Визначаємо лінійні струми:

IA \u003d IAB-ICA \u003d 0,63e120i-0,76e30i \u003d -0,28-0,12i \u003d 0,3e-156,8

IB \u003d IBC-IAB \u003d 0,84e-30i-0,63e53,1i \u003d 0,36-0,92i \u003d 1e-68,6i

IC \u003d ICA-IBC \u003d 0,76e30i-0,84e-30 \u003d -0,06 + 0,8i \u003d 0,8e94i

Визначимо струм в нейтралі

IN \u003d IA + IB + IC \u003d\u003d - 0,28-0,12i + 0,36-0,92i + (- 0,06 + 0,8i) \u003d 0,02-0,4i

Баланс потужностей:

Активна потужність:

P \u003d (IAB2ЧRAB) \u003d 0,632Ч360 \u003d 142,88 Bт

Реактивна потужність:

Q \u003d (- IA2ЧXCA) + IBC2Ч (XLB-XCB) + ICA2ЧXLC \u003d -219,2 Вар

повна потужність

S \u003d (UABЧ IAB *) + (UBCЧIBC *) + (UCAЧICA *) \u003d (380Ч0,63e-53,1i) + (380E-120iЧ0,84e30i) + (380e120i0,76e-30i) \u003d 239,4e-53, 1 + 319,2e-90 + 288,8e90i \u003d 143,7-221,6i

Побудова векторної діаграми струмів, суміщеної з топографічної векторної діаграмою напруг

5. ДОСЛІДЖЕННЯ ПЕРЕХІДНИХ ПРОЦЕСІВ В ЕЛЕКТРИЧНИХ ЛАНЦЮГАХ

R \u003d 2000 Oм U \u003d 300B

Малюнок 7. Схема ланцюга

Встановлюємо перемикачі в положення 1.

Знайдемо струм в ланцюзі

Швидкість заряду конденсатора залежить від параметрів ланцюга і характеризується постійною часу заряду конденсатора.

На підставі другого закону комутації отримані закони, що характеризують напругу і струм при заряді конденсатора:

Зарядний струм дорівнює вільної складової, тому що ток усталеного режиму дорівнює 0.

Аналогічно обчислюємо значення зарядного струму відповідно до закону зміни перехідного струму при заряді конденсатора для значень часу t \u003d 0, ф1, ф2, Ф3, Ф4, Ф5. Дані розрахунку зведені в таблицю 2.

i \u003d I t0 \u003d 0,15 мкА

i \u003d I t1 \u003d 0,15 0,367 \u003d 0,055 мкА

i \u003d I t2 \u003d 0,15 0,135 \u003d 0,02 мкА

i \u003d I t3 \u003d 0,15 0,049 \u003d 0,007 мкА

i \u003d I t4 \u003d 0,15 0,018 \u003d 0,0027 мкА

i \u003d I t5 \u003d 0,15 0,007 \u003d 0,001 мкА

У таблиці 2 представлено зміна перехідного струму при заряді конденсатора для значень часу.

Таблиця 2 - Зміни перехідного струму при заряді конденсатора

Згідно з отриманими результатами будуємо графіки зарядного напруги і струму в залежності від ф. Графіки заряду представлені в додатку Ж.

З побудованих графіків uc (t) і i (t) можна для будь-якого моменту часу визначити значення uc і i, а також розрахувати запасені енергію в електричному полі зарядженого конденсатора.

WЕ \u003d (CЧUC32) / 2 \u003d (100Ч10-6Ч (285,3) 2) / 2 \u003d 4,1ДЖ

Перемикач в положенні 2 (конденсатор розряджається через опір R і Rр).

Швидкість розряду конденсатора також залежить від параметрів ланцюга і характеризується постійною часу розряду конденсатора.

ф \u003d (R + Rp) ЧC \u003d (2000 +1000) Ч100Ч10-6 \u003d 3000Ч0,0001 \u003d 0,3c

Обчислимо значення напруги на конденсаторі при його заряді для значення часу t \u003d 0, ф, 2 ф, 3 ф3,4 ф, 5 ф.

Аналогічно обчислимо значення розрядного струму відповідно до закону зміни перехідного струму при розряді конденсатора для тих же значень часу.

Згідно з отриманими розрахунками будуємо графіки розрядної напруги і струму в залежності від ф.

6. ОХОРОНА ПРАЦІ

Технікa безoпaснoсті при випoлненіі пaяльних рaбoт. При пaйке детaлей використовують рaзлічние пріпoі і флюси, кoтoрие сoдержaт шкідливі для здoрoвья рaбoтaющіх елементи - цe свинець, цинк, літій, кaлій, нaтрій, кaдмій і ін. Ці елементи і їх oкісли у вигляді пилу, пaрoв і aерoзoлей зaгрязняют вoздух в пoмещеніі. Пoетoму, крoме загальної вентиляції, рaбoчіе пoсти Пaяльщікoв повинні бути oбoрудoвaни місцевими oтсoсaмі.

Для зaщіти рук oт пoпaдaнія нa них кіслoтних флюсoв і oт oжoгoв рaсплaвленним пріпoем слід застосовувати рукaвіци з aсбестoвoй ткaні. При пaйке методом пoгруженія, вo ізбежaніе рaзбризгівaнія рaсплaвленнoгo пріпoя детaлей Необхідно пoдoгревaть дo темперaтури П0 ... 120 ° С.

Прoмивку детaлей oт oстaткoв кіслoтних флюсoв слід прoізвoдіть в спеціaльних вaннaх. Злив води Максимальна з вaнни в кaнaлізaцію дoпускaется тoлькo после сooтветствующей очищуванням води Максимальна.

При рaбoте пaяльнікoм oбязaтельнo сoблюдaют наступні прaвілa: 1) ручкa електріческoгo пaяльнікa дoлжнa бути сухoй, що не прoвoдящей тoкa; 2) гoрячій пaяльнік уклaдивaют нa спеціaльную металевим пoдстaвку; 3) перегрітий пaяльнік НЕ oхлaждaют в рідини;

4) зaпрещенo випoлнять пaйку детaлей, в кoтoрих нaхoділісь легкoвoсплaменяющіеся мaтеріaли без предвaрітельнoй очищуванням і прoмивкі детaлей, a тaкже поблизу легкoвoсплaменяющіхся мaтеріaлoв, при відсутності місцево вентиляції; тщaтельнo мoют руки после рaбoти.

7. Охорона навколишнього середовища

В принципі, будь-який комп'ютер або телефон можна переробити і пустити у вторинне використання. При грамотній утилізації близько 95% відходів техніки здатні повернутися до нас в тому чи іншому вигляді, і приблизно 5% відправляються на звалища або заводи з переробки твердих побутових відходів.

Співвідношення ручного і автоматизованого праці на фабриках по переробці комп'ютерної техніки залежить від її типу. Для монітора це співвідношення приблизно 50 на 50 - розбирання старих кінескопів є досить трудомістким заняттям. Для системних блоків і оргтехніки частка автоматичних операцій вище.

НР вперше запропонувала переробку відслужив свій термін продукції ще в 1981 році. Сьогодні НР володіє інфраструктурою зі збору та переробки використаних ПК і оргтехніки в 50 країнах світу. У рік утилізації піддається близько 2,5 млн. Одиниць продукції. В одному тільки 2007 році НР переробив близько 100 тис. Тонн списаного обладнання та витратних матеріалів, - майже в півтора рази більше, ніж роком раніше.

Перший етап завжди проводиться вручну. Це - видалення всіх небезпечних компонентів. В сучасних настільних ПК і принтерах таких компонентів практично немає. Але переробці піддаються, як правило, комп'ютери і техніка, випущені в кінці 90-х - початку 2000-х років, коли плоских рідкокристалічних моніторів просто не існувало. А в кінескопів моніторах міститься чимало сполук свинцю. Інша категорія продукції, що містить небезпечні елементи, - ноутбуки. В акумуляторах і екранах застарілих моделей є певна кількість ртуті, яка також дуже небезпечна для організму. Важливо відзначити, що в нових моделях ноутбуків від цих шкідливих компонентів позбулися.

Потім видаляються всі великі пластикові частини. У більшості випадків ця операція також здійснюється вручну. Пластик сортується в залежності від типу і подрібнюється для того, щоб в подальшому його можна було використовувати повторно. Що залишилися після розбирання частини відправляють у великій подрібнювач-шредер, і всі подальші операції автоматизовані. Багато в чому технології переробки запозичені з гірничої справи - приблизно таким же способом витягують цінні метали з породи.

Подрібнені в гранули залишки комп'ютерів піддаються сортуванню. Спочатку за допомогою магнітів витягуються всі залізні частини. Потім приступають до виділення кольорових металів, яких в ПК значно більше. Алюміній добувають з брухту за допомогою електролізу. У сухому залишку виходить суміш пластику і міді. Мідь виділяють способом флотації - гранули поміщають в спеціальну рідину, пластик спливає, а мідь залишається на дні. Сама ця рідина не отруйна, проте, робочі на заводі використовують захист органів дихання - щоб не вдихати пил.

8. ЕНЕРГО І матеріалосбереженія

електричний ланцюг струм

На освітлення приміщення звичайними лампами розжарювання зазвичай йде від однієї чверті до половини всієї споживаної в будинку електроенергії.

Світлі стіни, відкриті світильники, локальне освітлення, автоматичні вмикачі-вимикачі - все це допомагає заощадити на енергії світла. Але найефективнішим рішенням на даний момент є заміна ламп розжарювання на енергоефективні компактні люмінесцентні лампи (КЛЛ) з електронними пускорегулирующими апаратами (ЕПРА). Ці лампи завойовують світ швидше, ніж Олександр Македонський і компанія Майкрософт.

КЛЛ бувають різними, деякі з них можна зустріти в настільних лампах у вигляді тонкої білої трубки. Але вам не доведеться пристосовувати ці трубки замість звичайних лампочок самостійно - зараз вже виробляються і продаються компактні люмінесцентні лампи з уже вбудованим ЕПРА c звичайним різьбовим цоколем, відповідним до звичайних лампочним патронам. Трубки в цих лампах, як правило, скручені або складені, щоб займати менше місця.

Енергоефективні лампи дозволяють витрачати в 5 разів менше електроенергії зберігаючи стандартну освітленість, та й працюють в 6-15 разів довше. Ці лампи коштують традиційно дорожче звичайних ламп розжарювання, але, з огляду на термін служби і вартість зекономленого електрики, ці лампи вигідні.

ВИСНОВОК

В даному курсовому проекті мені потрібно було зробити розрахунок електричних ланцюгів змінного струму, розрахунок нелінійних електричних ланцюгів змінного струму, розрахунок трифазних лінійних ланцюгів змінного струму, і зробити дослідження перехідних процесів в електричних ланцюгах.

З цим завданням я успішно впорався і виконавши всі вищевказані пункти отримав наступні результати:

У пункті один: I1 \u003d 0,097 A; I2 \u003d 0,462 A; I3 \u003d -0,079 A; I4 \u003d 76 A;

I5 \u003d 0,189 A; I6 \u003d 0,365 A

У пункті два були розраховані нелінійні елементи графічним методом.

У пункті три розраховували однофазні ланцюга змінного струму:

I1 \u003d 0,5e-J26,7 А; I2 \u003d 2,8e-J99 А

Правильність обчислень підтвердив баланс потужностей.

У четвертому пункті я розраховував трифазну ланцюг змінного струму з навантаженням з'єднаної трикутником. Отримав наступні значення фазних і лінійних струмів: IAB \u003d 16,3e-J59А; IBC \u003d 21,1e-J30А; ICA \u003d 12,8eJ62,6А; IA \u003d 4eJ50 А; IB \u003d 26,6eJ68,4 А; IC \u003d 24,9eJ119 А

У п'ятому пункті мною були досліджені перехідні процеси в електричних ланцюгах. На підставі цих розрахунків були побудовані залежності: i \u003d f (t) і eL

ЛІТЕРАТУРА

1. Атабеков Г. І. Теоретичні основи електротехніки. - М., 1978.

2. Буртан Ю. В., Овсянников П. Н. Теоретичні основи електротехніки. - М., 1984.

3. Державні стандарти Республіки Білорусь.

4. Данилов І. А., Іванов П. М. Загальна електротехніка з основами електроніки. - М., 1989.

5. Євдокимов Ф. Е.Теоретіческіе основи електротехніки. - М., 1981.

6. Зайчик М. Ю.Сборнік завдань і вправ по теоретичній електротехніці. - М., 1989.

7. Мельников А. К.Сборнік контрольних завдань і програм для вирішення завдань з використанням ЕОМ з теоретичних основ електро-технікі.Мн., 1992.

8. Попов В. С. Теоретична електротехніка. - М., 1978.

9. Частоєдов Л. А. Електротехніка. - М., 1989.

10. Шебес М. О. Збірник завдань по теорії електричних ланцюгів. - М., 1982.

Розміщено на Allbest.ru

подібні документи

Розрахунок лінійних і нелінійних електричних ланцюгів постійного струму. Аналіз стану однофазних і трифазних електричних ланцюгів змінного струму. Дослідження перехідних процесів, складання балансу потужностей, побудова векторних діаграм для ланцюгів.

курсова робота, доданий 23.10.2014

Загальні теоретичні відомості про лінійних і нелінійних електричних ланцюгах постійного струму. Сутність і виникнення перехідних процесів в них. Методи проведення та алгоритм розрахунку лінійних одно- та трифазних електричних ланцюгів змінного струму.

курсова робота, доданий 01.02.2012

Аналіз електричного стану лінійних і нелінійних електричних ланцюгів постійного струму, однофазних і трифазних лінійних електричних ланцюгів змінного струму. Перехідні процеси в електричних ланцюгах. Комплектуючі персонального комп'ютера.

курсова робота, доданий 10.01.2016

Аналіз стану ланцюгів постійного струму. Розрахунок параметрів лінійних і нелінійних електричних ланцюгів постійного струму графічним методом. Розробка схеми і розрахунок ряду показників однофазних і трифазних лінійних електричних ланцюгів змінного струму.

курсова робота, доданий 13.02.2015

Аналіз електричного стану лінійних і нелінійних електричних ланцюгів постійного струму. Розрахунок однофазних і трифазних лінійних електричних ланцюгів змінного струму. Перехідні процеси в електричних ланцюгах, що містять конденсатор і опір.

курсова робота, доданий 14.05.2010

Рішення лінійних і нелінійних електричних ланцюгів постійного струму, однофазних і трифазних лінійних електричних ланцюгів змінного струму. Схема заміщення електричного кола, визначення реактивних опорів елементів ланцюга. Знаходження фазних струмів.

курсова робота, доданий 28.09.2014

Аналіз і розрахунок лінійних електричних ланцюгів постійного струму. Перший закон Кірхгофа. Значення опору резисторів. Складання балансу потужностей. Виконання розрахунку лінійних електричних однофазних ланцюгів змінного струму. Рівняння гармонійних коливань.

реферат, доданий 18.05.2014

Аналіз електричного стану лінійних і нелінійних електричних ланцюгів постійного струму. Визначення струмів у всіх гілках методом контурних струмів. Розрахунок однофазних ланцюгів змінного струму. Рівняння миттєвого значення струму джерела, баланс потужності.

реферат, доданий 05.11.2012

Застосування методів накладення, вузлових і контурних рівнянь для розрахунку лінійних електричних ланцюгів постійного струму. Побудова потенційної діаграми. Визначення реактивних опорів і складання балансу потужностей для ланцюгів змінного струму.

курсова робота, доданий 29.07.2013

Розрахунок лінійних і нелінійних електричних ланцюгів постійного струму. Визначення реактивного опору елементів, складання балансу активних і реактивних потужностей з метою дослідження перехідних процесів в одно- і трифазних електричних ланцюгах.

Вступ................................................. ...................................... 4

1 Розділ 1. Розрахунок складної електричного кола постійного струму 5

1.1 Розрахунок струмів за законами Кірхгофа ................................... 5

1.2 Заміна трикутника опорів еквівалентної зіркою ............................................ .................................................. ........ 6

1.3 Розрахунок методом «контурних струмів» ................................. 8

1.4 Баланс потужностей електричного кола ............................ 9

1.5 Розрахунок потенціалів точок електричного кола .............. 10

2 Розділ 2. Розрахунок і аналіз електричного кола змінного струму 12

2.1 Розрахунок струмів комплексним методом ............................... 12

2.2 Визначення активної потужності ваттметра .................. 14

2.3 Баланс активної і реактивної потужностей ..................... 14

2.4 Векторна діаграма струмів ............................................. 14

3 Розділ 3. Розрахунок трифазного електричного кола ................ 15

3.1 Розрахунок фазних і лінійних струмів .................................... 15

3.2 Потужності трифазного електричного кола ................... 16

3.3 Векторна діаграма струмів і напруг ..................... 17

4 Розділ 4. Розрахунок трифазного асинхронного двигуна ....... 18

Висновок ................................................. ................................ 23

Список використаної літератури ......................................... 24

Вступ

Електротехніка як наука є галуззю знань, в якій розглядаються електричні та магнітні явища та їх практичне використання. На базі електротехніки почали розвиватися електроніка, радіотехніка, електропривод і інші суміжні науки.

Електрична енергія застосовується у всіх областях людської діяльності. Виробничі установки на підприємствах мають в основному електричний привід, тобто призводять до дії електричні двигуни. Для вимірювання електричних і неелектричних величин широко застосовуються електричні прилади та пристрої.

Безперервно розширюються використання різних електротехнічних і електронних пристроїв обумовлює необхідність знаннями фахівцями всіх галузей науки, техніки і виробництво основних понять про електричні і електромагнітних явищ і їх практичне застосування.

Знання студентами даної дисципліни забезпечить їх плідну діяльність в майбутньому як інженерів при сучасному стані енергоозброєності підприємств.

В результаті отриманих знань інженер неелектротехнічних спеціальностей повинен вміти кваліфіковано експлуатувати електротехнічне та електронне обладнання і електропривод, що застосовуються в умовах сучасного виробництва, знати шлях і методи економії електроенергії.

РОЗДІЛ 1. РОЗРАХУНОК СКЛАДНОЇ ЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Параметри схеми наведені в таблиці 1.

Таблиця 1 - Параметри схеми електричного кола.

ЕРС джерела живлення 1 (E 1)
ЕРС джерела живлення 2 (E 2)
ЕРС джерела живлення 3 (E 3)
Внутрішній опір джерела живлення (R 01)
Внутрішній опір джерела живлення (R 02)
Внутрішній опір джерела живлення (R 03)
Опір резистора 1 (R 1)
Опір резистора 2 (R 2)
Опір резистора 3 (R 3)
Опір резистора 4 (R 4)
Опір резистора 5 (R 5)
Опір резистора 6 (R 6)

1.1 Розрахунок струмів за законами Кирхгофа

Показуємо на схемі напрямок струмів в гілках (рис. 1).

Відповідно до першого закону Кірхгофа для ланцюгів постійного струму алгебраїчна сума струмів в будь-якому вузлі електричного кола дорівнює нулю, тобто сума струмів, спрямованих від вузла, дорівнює сумі струмів, спрямованих до вузла.

Складаємо рівняння за першим законом Кірхгофа для вузлів, кількість яких одно (n-1), де n - кількість вузлів у схемі:

А) + I 1 + I 3 - I 2 \u003d 0; (1.1)

B) I 4 + I 6 - I 3 \u003d 0; (1.2)

D) I 5 - I 1 - I 4 \u003d 0. (1.3)

Згідно з другим законом Кірхгофа для ланцюгів постійного струму в будь-якому замкнутому контурі алгебраїчна сума напруг на резистивних елементах дорівнює алгебраїчній сумі ЕРС.

Складаємо рівняння за другим законом Кірхгофа для кожного контуру:

I) I 3 ∙ (R 3 + R 03) - I 1 ∙ (R 1 + R 01) + I 4 ∙ R 4 \u003d E 3 - E 1; (1.4)

II) I 1 ∙ (R 1 + R 01) + I 2 ∙ (R 2 + R 02) + I 5 ∙ R 5 \u003d E 1 + E 2; (1.5)

III) I 6 ∙ R 6 - I 4 ∙ R 4 - I 5 ∙ R 5 \u003d 0. (1.6)

Вирішуємо всі отримані рівняння спільно як систему, підставивши всі відомі значення:

=> (1.7)

Вирішивши матрицю, отримаємо невідомі значення струмів в гілках:

I 1 \u003d - 0,615 А;

Якщо струм в гілки виявився негативним, значить, його напрям протилежний обраному на схемі.

1.2 Заміна трикутника опорів еквівалентної зіркою

Проведемо перетворення «трикутника» bcd, відповідного схемою електричного кола, в еквівалентну «зірку» (рис. 2). Вихідний трикутник утворений опорами R 4, R 5, R 6. При перетворенні обов'язково зберігається умова еквівалентності схем, тобто струми в проводах, що проходять до преобразуемой схемою, і напруги між вузлами не змінюють своїх величин.

При перетворенні «трикутника» в «зірку» використовуємо розрахункові формули:

Ом. (1.10)

В результаті перетворення вихідна схема спрощується (рис. 3).

У реформованій схемою тільки три гілки і відповідно три струму I 1, I 2, I 3. Для розрахунку цих струмів досить мати систему трьох рівнянь, складених за законами Кірхгофа:

(1.11)