КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Расчет электрических цепей с одним источником
Схемы электрических цепей. Главной задачей расчета электрической цепи является определение токов отдельных элементов цепи (источников, приемников, приборов и др.)- Определив значение тока, легко найти напряжение, мощность. Значения этих величин необходимы для того, чтобы правильно выбрать или оценить условия работы элементов цепи, путем сравнения рабочих величин с номинальными. Расчеты проводят по схемам электрических цепей. Схема электрической цепи —это графическое изображение, содержащее, условные обозначения элементов электрической цепи и показывающее соединения между ними. Различают принципиальные схемы, схемы соединений и схемы замещения. Принципиальные схемы, на которых в виде условных обозначений представлен полный состав элементов цепи и связи между ними, позволяют получить детальное представление о работе электроустановки при ее изучении. На схемах соединений (монтажных), по которым осуществляется монтаж электроустановок, показаны места соединения составных частей установки, точки присоединения и ввода проводов, жгутов, кабелей. Если в принципиальной схеме опустить элементы, которые не влияют на расчет цепи (приборы, предохранители, выключатели и др.), а остальные заместить (заменить) их сопротивлениями R и ЭДС £, получим схему замещения, используемую при расчетах. Наиболее общим случаем цепи с одним источником является цепь со смешанным соединением сопротивлений (см. рис. 2.11, 2.16). Расчет этих цепей основывается на использовании закономерностей последовательного и параллельного соединения сопротивлений. Последовательное соединение сопротивлений. При последовательном соединении элементов цепи конец первого элемента присоединяется к началу второго, конец второго — к началу третьего ит. д. В результате образуется неразветвленная ветвь цепи, на всех участках которой, в соответствии с положением (3), один и тот же ток.
К двум узлам схемы на рис. 2.11 (узел — это место соединения ветвей) присоединены четыре ветви.
В одной из них соединены последовательно источник и сопротивления R1 и R2. Соединение сопротивлений R1 и R5 нельзя назвать последовательным, так как через них проходят разные токи. По второму закону Кирхгофа U = U1+U2+U3, U = IR1 + IR2 + IR3 ; (2.19) I= U/(R1 + R2 + R3) = U/R, (2.20) где R — общее сопротивление цепи: R =R1 + R2 + R3 (2.21) Таким образом, при последовательном соединении сопротивлений: 1) на всех элементах один и тот же ток; 2) общее (эквивалентное) сопротивление ветви равно сумме сопротивлений ее элементов; 3) общее напряжение ветви, распределяясь на элементах прямо пропорционально их сопротивлениям, равно сумме напряжений участков ветви (1). На практике при необходимости уменьшить напряжение и ток приемника последовательно ему подключают резистор (2). Например, лампочка карманного фонарика, рассчитанная на ток 0,2А, и имеющая R = 20 Ом, при прямом включении в сеть 220 В перегорит, так как ток I = U/R = 220/20 = 11А значительно превышает допустимый ток 0,2А. Если же последовательно лампочке включить резистор R = 1200 Ом (рис. 2.13), то I= U/(R1 + R2) = 0,18А, что допустимо. При этом напряжение на лампочке уменьшается до U 2 = IR 2=0,18 • 20 = 3,6В (при напряжении источника 220 В). Иногда уменьшение напряжения осуществляется по схеме делителя напряжения (рис. 2.14). В этой схеме сопротивления резисторов R1 и R2 можно подобрать так, чтобы получилось на выходе нужное напряжение U2.
Применение последовательного соединения элементов ограничено его недостатками: при выходе из работы одного элемента нарушается работа других элементов ветви, и при изменении сопротивления одного из элементов изменяются ток и напряжения на других элементах. Параллельное соединение сопротивлений. При параллельном соединении элементов цепи все они присоединены к одной паре узлов, т. е. находятся под действием одного и того же напряжения.
Из закона Ома следует, что при параллельном соединении приемников ток и напряжение каждого из них не зависят от числа приемников, если напряжение источника неизменное. При этом включение и отключение одного из приемников не влияет на работу других. Поэтому параллельное соединение элементов нашло широкое применение на практике. В соответствии с балансом мощностей: Р = Р1+Р2 + Р3; UI = UI1 + UI2 + UI3; I = I1 + I2 + I3 . (2.22)
С другой стороны, используя выражение (2.11), получаем: P = P1 + P2 + P3; U 2g = U2 g1+ U2 g2 +U2g3 (2.23) g = g1 + g2 + g 3, где g — общая проводимость всей цепи.
Таким образом, при параллельном соединении сопротивлений: 1) напряжения на всех сопротивлениях одинаковые; 2) общая (эквивалентная) проводимость цепи равна сумме проводимостей параллельных ветвей; 3) общий ток цепи равен сумме токов ветвей (3). Используя уравнения (2.9) и (2.23), получаем выражение для расчета эквивалентного сопротивления цепи. 1/R = 1/R1 + 1/ R 2+ 1/ R 3. (2.24) При параллельном соединении двух сопротивлений R = R1R2 /(R1+R2). При параллельном соединении п одинаковых сопротивлений R = R1 /n. Уравнение (2.22) представляет собой частный случай первого закона Кирхгофа: сумма токов, направленных к узлу электрической цепи, равна сумме токов, направленных от узла. При расчете цепей со смешанным соединением сопротивлений применяют метод преобразования (свертывания) схем. Сущность метода заключается в замене отдельных групп последовательно или параллельно соединенных сопротивлений эквивалентными сопротивлениями.
Дата добавления: 2014-01-15; Просмотров: 588; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |