Алгоритм расчета электрической цепи постоянного тока
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ СТУДЕНТАМ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ №1
Теоретический материал к заданию
Явление направленного движения свободных носителей электрического заряда в веществе или в вакууме называется электрическим током проводимости.
Рисунок 1.1 Электрический ток в проводнике
Интенсивность электрического тока оценивается физической величиной, называемой силой электрического тока. (На практике эту величину называют электрическим током или просто током)
Электрический ток, длительно не изменяющийся по величине и направлению, называется постоянным.
Сила тока на участке цепи определяется по закону Ома.
Закон Ома для участка цепи:
Ток на участке электрической цепи прямо пропорционален напряжению на зажимах этого участка и обратно пропорционален его сопротивлению.
(1.1)
Электрической цепью называется совокупность устройств, генерирующих, преобразующих, передающих и использующих электроэнергию.
Устройства, генерирующие электроэнергию, называются источниками электроэнергии. Источники электроэнергии подразделяются на источники постоянного и переменного тока. В качестве источника переменного тока используют электромашинные устройства, источника постоянного тока – гальванические элементы, аккумуляторы и электромашинные генераторы.
Внутри каждого источника электроэнергии действует электродвижущая сила (ЭДС). Электродвижущая силахарактеризует способность поля сторонних сил (механических, сил химических реакций и т.д.) или индуцированного поля вызывать электрический ток. ЭДС обозначается буквой Е (для постоянного тока), е (для переменного тока) и измеряется в Вольтах (В).
|
|
|
Устройства, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды энергий, называются потребителями. Основной характеристикой потребителей в цепях постоянного тока является электрическое сопротивление.
(1.2)
Единицей измерения сопротивления является сопротивление такого проводника, в котором при разности потенциалов на концах в 1В устанавливается ток в 1 А:
[R] = [U/I] = Ом
Соотношение между ЭДС, сопротивлением и током в замкнутой цепи выражается законом Ома для полной цепи.
Закон Ома для полной цепи:
Ток в замкнутой цепи прямо пропорционален электродвижущей силе и обратно пропорционален сопротивлению всей цепи.
(1.3)
где E – ЭДС источника питания
R0 – внутреннее сопротивление источника питания
Rэкв – эквивалентное сопротивление внешней части цепи.
Формула для определения эквивалентного сопротивления зависит от способа соединения резисторов в цепи. Существуют два способа соединения резисторов: последовательное соединение и параллельное соединение.
|
|
|
Последовательное соединение резисторов.
Рисунок 1.2 Последовательное соединение резисторов
Rэкв=R1+R2+ ….+Rn (1.4)
При последовательном соединении резисторов в цепи протекает один ток. Напряжение на участках цепи прямо пропорционально сопротивлению участка.
U=IR (1.5)
Параллельное соединение резисторов.
Рисунок 1.3 Параллельное соединение резисторов
(1.6)
Для двух параллельно соединенных сопротивлений можно использовать формулу:
(1.7)
На всех сопротивлениях, соединенных параллельно, одинаковое напряжение.
Сила тока в ветвях обратно пропорциональна величине сопротивления цепи.
(1.8)
Мощность электрического тока.
Работа, совершаемая в единицу времени, называется мощностью.
P = UI (1.9)
Единицей измерения мощности служит Ватт (Вт).
При расчете электрической цепи выделяют мощность источника питания, мощность потерь и мощность, потребляемую нагрузкой.
Мощность источника питания определяют по формуле:
Рист=EI (1.10)
где Е – ЭДС источника питания
I – сила тока, протекающего через источник питания.
Мощность нагрузки определяют по формуле:
|
|
|
Р = I2R (1.11)
где I – сила тока нагрузки
R – сопротивление нагрузки.
Мощность потерь определяют по формуле:
∆Р = I2R0 (1.12)
где I – сила тока, протекающего через источник питания
R0 – внутреннее сопротивление источника питания
Правильность расчета электрической цепи проверяют, используя формулу баланса мощностей:
Рист= P1+ P2+ …+Pn+∆Р (1.13)
Алгоритм расчета электрической цепи постоянного тока
Таблица 1.1
| № п/п | Действие | Формула | Единицы измерения |
| 1. | Расчет эквивалентного сопротивления внешней цепи | Использовать формулы 2.4 и 2.7 | Ом |
| 2. | Расчет тока в ветви с источником питания I1 | 
| А |
| 3. | Расчет напряжения между узлами а и б | 
| В |
| 4. | Расчет величины тока второй ветви I2 | 
| А |
| 5. | Расчет величины тока третьей ветви I3 | 
| А |
| 6. | Проверка правильности расчета токов ветвей по первому закону Кирхгофа | 
| |
| 7. | Расчет мощности источника питания | Рист=EI1 | Вт |
| 8. | Расчет мощности потребителей | Р = I2R | Вт |
| 9. | Расчет потерь мощности | ∆Р = I2R0 | Вт |
| 10. | Составить баланс мощности | Рист= P1+ P2+ …+P6+∆Р |
Практическая работа №1
|
|
|
«Расчет цепи постоянного тока»
Цель работы: Овладение навыками расчета электрических цепей постоянного тока при смешанном соединении резисторов
Задача: Определить токи в ветвях, мощность источника питания, мощности нагрузок и потери мощности внутри источника питания. Составить баланс мощностей. Данные вариантов приведены в таблице 1.2.
Рисунок 1.4 Исходная схема
Таблица 1.2
| Вари- ант | Отсутствуют резисторы | Е, В | R0, Ом | R1, Ом | R2, Ом | R3, Ом | R4, Ом | R5, Ом | R6, Ом |
| 1. | R2, R3 | 40 | 1 | 7 | - | - | 20 | 12 | 18 |
| 2. | R4, R6 | 45 | 0,2 | 6 | 4 | 12 | - | 8 | - |
| 3. | R2, R5 | 21 | 0,5 | 2 | - | 15 | 25 | - | 10 |
| 4. | R1, R4 | 120 | 1 | - | 9 | 50 | - | 35 | 40 |
| 5. | R1, R6 | 30 | 0,5 | - | 3,5 | 8 | 7 | 10 | - |
| 6. | R3, R6 | 90 | 1 | 9 | 8 | - | 30 | 20 | - |
| 7. | R2, R4 | 60 | 1 | 11 | - | 10 | - | 25 | 15 |
| 8. | R1, R5 | 100 | 0,5 | - | 9 | 18 | 17 | - | 15 |
| 9. | R3, R5 | 150 | 1 | 10 | 15 | - | 60 | - | 40 |
| 10. | R1, R3 | 50 | 1 | - | 8 | - | 20 | 50 | 30 |
| 11. | R2, R3 | 80 | 1 | 7 | - | - | 20 | 12 | 18 |
| 12. | R4, R6 | 90 | 0,2 | 6 | 4 | 12 | - | 8 | - |
| 13. | R2, R5 | 42 | 0,5 | 2 | - | 15 | 25 | - | 10 |
| 14. | R1, R4 | 60 | 1 | - | 9 | 50 | - | 35 | 40 |
| 15. | R1, R6 | 50 | 0,5 | - | 3,5 | 8 | 7 | 10 | - |
| 16. | R3, R6 | 60 | 1 | 9 | 8 | - | 30 | 20 | - |
| 17. | R2, R4 | 40 | 1 | 11 | - | 10 | - | 25 | 15 |
| 18. | R1, R5 | 80 | 0,5 | - | 9 | 18 | 17 | - | 15 |
| 19. | R3, R5 | 100 | 1 | 10 | 15 | - | 60 | - | 40 |
| 20. | R1, R3 | 75 | 1 | - | 8 | - | 20 | 50 | 30 |
| 21. | R2, R3 | 40 | 1 | 7 | - | - | 20 | 12 | 18 |
| 22. | R4, R6 | 45 | 0,2 | 6 | 4 | 12 | - | 8 | - |
| 23. | R2, R5 | 21 | 0,5 | 2 | - | 15 | 25 | - | 10 |
| 24. | R1, R4 | 120 | 1 | - | 9 | 50 | - | 35 | 40 |
| 25. | R1, R6 | 30 | 0,5 | - | 3,5 | 8 | 7 | 10 | - |
| 26. | R3, R6 | 90 | 1 | 9 | 8 | - | 30 | 20 | - |
| 27. | R2, R4 | 60 | 1 | 11 | - | 10 | - | 25 | 15 |
| Вари- ант | Отсутствуют резисторы | Е, В | R0, Ом | R1, Ом | R2, Ом | R3, Ом | R4, Ом | R5, Ом | R6, Ом |
| 28. | R1, R5 | 100 | 0,5 | - | 9 | 18 | 17 | - | 15 |
| 29. | R3, R5 | 150 | 1 | 10 | 15 | - | 60 | - | 40 |
| 30. | R1, R3 | 50 | 1 | - | 8 | - | 20 | 50 | 30 |
Критерии оценки
Таблица 1.3
| Оцениваемые параметры | Оценка |
| Расчетная схема составлена верно, вычерчена при помощи чертежных инструментов согласно ГОСТ, все параметры рассчитаны верно, правильно указаны единицы измерения | 5 |
| Схемы не соответствуют ГОСТ и допущены ошибки в расчетах (не более двух) или не указаны единицы измерения | 4 |
| Схемы не соответствуют ГОСТ и допущены ошибки в расчетах (три – четыре ошибки) и не указаны единицы измерения | 3 |
| Схемы не соответствуют ГОСТ и допущены ошибки (более четырех) в расчетах и не указаны единицы измерения | 2 |
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1904; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!