Часть 1. Исходные данные: цепь задана триадой: 550 – ИН U1, 0,75 – R2, 5 – R3, 1 – R4, 5 – R5, 780 – R6, 900 – R7

Задание № 1.

Исходные данные: цепь задана триадой: 550 – ИН U1, 0,75 – R2, 5 – R3, 1 – R4, 5 – R5, 780 – R6, 900 – R7, 900 – R8, 4 – R9.

Определить токи выбранных направлений ветвей, величину требуемого источника напряжения (ЭДС), падения напряжений на элементах схемы, мощности всех элементов (прописные символы). Необходимо построить внешнюю характеристику источника энергии U(I), зависимость его коэффициента полезного действия (КПД) от тока нагрузки (I) и мощности передаваемой энергии на зажимах источника в функции тока во внешней цепи P(I). По данным построения зависимостей U(I), (I), P(I) выявить параметры и величины номинального (н) и согласованного (с) режимов работы, результаты обобщить и сделать выводы.

Граф цепи: Схема цепи:

Дано:

Uн	R2	R3	R4	R5	R6	R7	R8	R9

Расчет:

1) Сопротивление параллельных ветвей 6, 7, 8 между узлами 3–5:

2) Сопротивление между узлами с номерами 3 и 5:

– символ «||» означает, что сопротивление R5 включено параллельно цепочке из последовательного соединения R4 и R45 суммы, так что:

3) Сопротивление между узлами 2–6:

Далее считаем, что Uн – падение напряжения между узлами 2 и 6, а сопротивления R3 и R9 являются резисторами проводов (подводящей линии).

4) Номинальный ток Iн в резисторе R2 равен:

5) Требуемая номинальная величина источника напряжения (ЭДС):

6) Падение напряжения U35:

7) Токи в ветвях с R5 и R4 равны:

8) Напряжение на параллельных ветвях R6, R7, R8 – из U35:

9) Токи в резисторах R6, R7 и R8:

10) Проверка баланса мощности в цепи:

Мощность источника энергии:

Мощность, потребляемая резисторами:

11) Точность выполнения расчетов:

12) Построение внешней характеристики источника напряжения производится согласно уравнению линейной зависимости:

Точка режима холостого хода: ,

Точка режима короткого замыкания:

= 243А

13) Зависимость мощности, потребляемой цепью P(I), и КПД:

14) Режим номинальной работы I = Iн:

15) Режим согласованной нагрузки – из максимума потребляемой мощности:

В этом случае производная от мощности по току I равна 0, т. е.

, где – ток при согласованной нагрузке.

16) Построение зависимости U(I), P(I) и (I) согласно общему виду. Кривые строятся по данным, представленным в таблице. Для построения кривых берем 15–20 расчетных точек.

I	U(I)	P(I)	η(I)
			0,94
			0,88
			0,82
			0,76
			0,7
			0,64
			0,58
			0,52
			0,46
			0,4
			0,34
			0,28
			0,22
			0,16
			0,1
			0,04
	-12	-3060	-0,02
	-27	-7290	-0,08

Зависимости U(I), P(I) и (I)

17) Количества электромагнитной энергии, которые производит источник напряжения и потребляет электроприемник в номинальном и согласованном режимах работы:

Выводы и обобщения

1. Установлено, что источник энергии в режиме КЗ имеет ток нагрузки Iкз, превышающий Iн в раз, причем величина U1 (ЭДС) должна быть выше Uн на 23 вольт, а сопротивление внешней цепи равно внутреннему сопротивлению источника R2.

2. Как следует из данных линий зависимости U(I), P(I) и (I) и результатов сопоставления номинального и согласованного режимов, мощность при согласованной нагрузке Pc превышает Pн в раз, а КПД установки и напряжение в случае согласования уменьшаются по сравнению с данными номинального режима в раз и раз соответственно. Падение напряжения на линии составляет:

3. Таким образом, заданную электрическую цепь по технико-экономическим соображениям целесообразно эксплуатировать в номинальном режиме, а с точки зрения энергетической эффективности (когда и Uc – не имеют существенного значения) – при согласовании нагрузки, причем срок работы существенно ограничивается нагревом резисторов.

Дата добавления: 2015-05-07