В реальных условиях большинство электротехнических устройств работают в сложных электрических цепях.

ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Задача № 1. Расчет линейной электрической цепи постоянного тока с одним источником электрической энергии

Примечание – Решаемый вариант задачи определяется по двум последним цифрам вашего студенческого билета. По предпоследней цифре шифра из рисунка 1.1 выбирается номер схемы электрической цепи, а из таблицы 1.2 по последней цифре берётся строка с числовыми данными. Например, для цифр 53 выбирается пятая схема с числовыми данными, соответствующими третьей строке таблицы 1.2.

Для заданной электрической цепи известны напряжение источника питания U и сопротивления потребителей. Требуется определить токи всех ветвей и составить баланс мощностей. Схема цепи выбирается из рисунка 1.1, а числовые данные её параметров берутся из таблицы 1.1.

Рисунок 1.1 – Варианты электрических цепей к задаче № 1

Таблица 1.2 – Числовые значения исходных данных к задаче № 1

Вариант	U, В	Сопротивления, Ом
Вариант	U, В	r₁	r₂	r₃	r₄	r₅	r₆
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0	65 75 85 95 105 115 125 135 145 155	19 13 11 12 9 7 8 9 10 14	10 11 18 13 11 16 16 13 12 7	16 15 12 15 9 9 12 15 8 12	9 13 10 12 10 8 8 12 8 11	8 10 14 10 8 8 7 10 13 17	10 12 13 7 16 10 14 7 9 12

Основные понятия об электрической цепи

Электрической цепью называют совокупность соединённых друг с другом источников электрической энергии и нагрузок, по которым может протекать электрический ток. Графическое изображение такой цепи с помощью условных знаков, отражающее реальную взаимосвязь всех элементов между собой, называется принципиальной схемой.

В устройствах для генерирования электрической энергии (источниках электрической энергии) возбуждается электродвижущая сила (ЭДС) в процессе преобразования различных видов энергии в электрическую. Каждый источник характеризуется ЭДС и внутренним сопротивлением. Единицей измерения ЭДС является вольт (В), а сопротивления – ом (Ом).

ЭДС указывает на значение разности потенциалов между зажимами источника при отсутствии тока в нём, а внутреннее сопротивление характеризует его способность отдавать в нагрузку ту или иную мощность. При равном значении ЭДС источники с малым внутренним сопротивлением могут развивать в нагрузке мощность большую, чем те, у которых внутреннее сопротивление велико. Если в условии задачи ничего не говорится о внутреннем сопротивлении источника, то его сопротивление можно считать равным нулю. На принципиальных схемах источник питания можно изображать в виде круга диаметром 10 мм, внутри которого размещается стрелка. Остриё стрелки внутри круга направлено к положительному полюсу источника постоянного тока.

В приёмниках происходит обратное преобразование электрической энергии в другие виды энергии: тепловую, механическую, световую, химическую и т. д. Приёмник энергии можно характеризовать рабочим напряжением, током, мощностью, а также сопротивлением.

На принципиальных схемах приёмники, без раскрытия их сущности, можно изображать в виде прямоугольника размером 4x10 мм.

Источники электрической энергии соединяются с приёмниками линиями электрической связи, которые на принципиальных схемах изображаются отрезками прямых. Сопротивление соединительных проводов в задачах считается равным нулю.

В замкнутой электрической цепи ЭДС источника создает ток. Цепь, в которой значение тока не зависит от времени, называется цепью постоянного тока. Обозначается такой ток прописной печатной буквой I.

Все элементы электрической цепи характеризуются сопротивлением.R. о зависит от длины, поперечного сечения и материала их которого изготовлен проводник и определяется по формуле

R = ρ l/ S

Если сопротивление элементов электрической цепи не зависит от тока или напряжения на них, то такие элементы называются линейными. Цепь, содержащая только линейные элементы, называется линейной. При наличии в цепи даже одного нелинейного элемента, сопротивление которого зависит от тока или напряжения, вся цепь считается нелинейной. В задачах контрольной работы рассматриваются линейные электрические цепи. При решении некоторых задач используется величина, обратная сопротивлению, называемая проводимостью. Измеряется проводимость сименсами (См).

В простейшем случае, элементы цепи могут соединяться последовательно, параллельно и смешанно. Пример последовательного соединения приведен на рисунке 1.1, а. Во всех элементах, включённых последовательно, протекает один и тот же ток. Напряжение на элементах, включённых последовательно, прямо пропорционально их сопротивлению.

На рисунке 1.1, б дан пример параллельного соединения потребителей. При этом на всех элементах, включённых параллельно, действует одно напряжение, а токи в этих элементах обратно пропорциональны их сопротивлениям.

Отличительной чертой смешанного соединения является наличие в цепи участков с последовательным и параллельным соединениями. В качестве примера, на рисунке 1.1, в изображена цепь с пятью потребителями. Три из них (r₁, r₂, r₃) включены последовательно, а два (r₄, r₅) параллельно. Следует отметить, что, несмотря на отсутствие непосредственного соединения потребителя r₃ с потребителями r₁ и r₂, его также можно считать соединённым последовательно с первыми двумя. Это возможно потому, что по элементам r₁, r₂, r₃ протекает один и тот же ток, а после подключения к зажимам цепи источника питания они входят в состав одной ветви. Через элементы r₁, r₂ ток входит на участок с потребителями r₄, r₅, а выходит из него через r₃.

Рисунок 1.1 – Способы соединения элементов в электрической цепи

В некоторых случаях элементы цепи могут соединяться по более сложным схемам. В качестве примера на рисунке 1.2 приведена схема, называемая мостовой.

Цепь, на всех участках которой протекает один и тот же ток, называется неразветвлённой. Если же цепь содержит участки с различными токами, она является разветвлённой. На рисунке 1.3 приведён пример разветвлённой электрической цепи.

Рисунок 1.2 – Мостовая схема соединения потребителей электрической энергии		Рисунок 1.3 – Пример разветвлённой электрической цепи

Электрические цепи могут быть простыми и сложными. Простые характеризуются одним током (неразветвлённые цепи) или одним напряжением, когда несколько пассивных ветвей (ветви без источников питания) соединены параллельно и подключены к зажимам источника питания.

В реальных условиях большинство электротехнических устройств работают в сложных электрических цепях.

В электрической цепи можно выделить узлы, ветви и контуры. Ветвь – участок цепи, состоящий из одного или нескольких последовательно соединённых элементов, заключённый между двумя узлами. По всем элементам ветви протекает одинаковый ток. Узел – точка, где сходятся три и более ветви. Контур – любой замкнутый путь, образованный одной или несколькими ветвями. Независимыми контурами являются такие, при выборе которых в каждый последующий контур входит хотя бы одна новая ветвь, не входившая в предыдущие. В любой цепи содержатся ветви и контуры, а узлы присущи только разветвлённым цепям.

Схема, изображённая на рисунке 1.3, имеет три ветви. Первая ветвь образована последовательно соединёнными элементами r₁, E, r₂. Вторая её ветвь состоит из резистора r₃, а в третьей включены r₄ и r₅.В схеме есть три контура, из них только два независимых. Первый контур образован элементами r₁, r₃, r₂, E , второй – r₃, r₄, r₅ и третий – E , r₁, r₄, r₅, r₂. Два первых контура являются независимыми, а третий нет, так как он не содержит новых ветвей, не входивших в два первых контура.

Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 37; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!