- •Технікум промислової автоматики
- •Вступ. Основні поняття і співвідношення в електричних колах.
- •Електричні схеми, елементи схем.
- •Закон Ома для ділянки кола.
- •Напруга на клемах джерела.
- •Енергетичні співвідношення. Закон Джоуля–Ленца. Баланс потужностей.
- •Режими роботи електричних кіл. Розрахунок кіл постійного струму. Режими роботи електричних кіл.
- •Джерело ерс та джерело струму.
- •Режими холостого ходу і короткого замикання.
- •Точки характерних режимів на зовнішній характеристиці джерела.
- •Розрахунок кіл постійного струму. Способи з’єднання споживачів
- •З’єднання елементів живлення.
- •Послідовне з’єднання елементів.
- •Паралельне з’єднання елементів.
- •З мішане з’єднання елементів.
- •Розрахунок простих кіл електричного струму.
- •Розрахунок складних кіл. Закони Кірхгофа.
- •Перетворення трикутника опорів в еквівалентну зірку.
- •Методи розрахунку складних електричних кіл. Використання законів Кірхгофа для розрахунку складних кіл.
- •Метод суперпозиції.
- •Метод контурних струмів.
- •Метод вузлових напруг.
- •Зауваження щодо аналогій з фізичними системами іншої природи.
- •Метод еквівалентного генератора.
- •Опір r схеми визначається методом еквівалентних перетворень схеми до загального опору відносно клем a, b при відключеному навантаженні і заморочених внутрішніх ерс.
- •Нелінійні опори та перехідні процеси. Нелінійні опори в колах постійного струму. Основні поняття.
- •Графічний метод розрахунку простих кіл з нелінійними опорами.
- •Коло з двома послідовними нелінійними опорами.
- •К оло з двома паралельними нелінійними опорами.
- •Змішане з’єднання нелінійних опорів
- •П риклад розрахунку схеми стабілізації струму.
- •Перехідні процеси в електричних колах Закони комутації
- •Загальні принципи аналізу перехідних процесів
- •Основні поняття змінного струму Змінний струм Передмова
- •Основні поняття
- •Діюче (ефективне, середньоквадратичне) значення.
- •Середнє значення змінного струму.
- •Зображення синусоїдальних величин векторами Векторна діаграма
- •Елементи кіл змінного струму
- •Активний опір на змінному струмі.
- •Індуктивність на змінному струмі. Котушка індуктивності.
- •Котушка індуктивності на змінному струмі
- •Конденсатор на змінному струмі.
- •Конденсатор на змінному струмі
- •Символічний метод
- •Нагадування про комплексні числа Форми запису комплексних чисел
- •Дії над комплексними числами
- •Уявлення параметрів електричного змінного струму через комплексні числа
- •Аналіз кіл синусоїдального струму. Закони Кірхгофа
- •Опір і провідність в комплексній формі.
- •Активна, реактивна і повна потужність.
- •Розрахунок складних кіл змінного струму.
- •Значення cos .
- •Електричні коливання. Коливальний контур.
- •Резонанс напруг.
- •Резонанс струмів.
- •Трифазні кола. Трифазна система ерс. Передмова
- •Устрій генератора трифазного струму
- •Н езв’язана система трифазних струмів
- •Основні схеми з’єднання в трифазних колах з ’єднання за схемою «зірка»
- •Потужність трифазного кола.
- •Розрахунок трифазного кола. Трипровідна система із симетричним навантаженням.
- •Чотирипровідна система при несиметричному навантаженні.
- •З’єднання за схемою “трикутник” з’єднання споживачів за схемою “трикутник”.
- •З’єднання обмоток генератора за схемою «трикутник».
- •З’єднання «зірка – трикутник»
- •З’єднання «трикутник – трикутник»
- •З’єднання «трикутник – зірка»
- •Трансформатори. Трансформатори
- •Трансформатори. Призначення та область використання
- •Устрій однофазного трансформатора
- •Режими роботи трансформатора
- •Холостий хід трансформатора
- •Н авантажений режим трансформатора. Робота трансформатора.
- •Рівняння намагнічуючих сил трансформатора.
- •Векторна діаграма навантаженого трансформатора.
- •Схеми заміщення.
- •Особливості використання трансформаторів. Приклад використання схеми заміщення для спрощення розрахунків
- •Зміна вторинної напруги трансформатора
- •Трифазні трансформатори
- •Устрій трифазного трансформатора
- •Групи з'єднання обмоток трифазного трансформатора.
- •Навантажувальна здатність трансформатора Номінальні параметри трансформатора
- •Дослід короткого замикання
- •Дослід холостого ходу
- •Коефіцієнт корисної дії (к.К.Д.) трансформатора.
- •Автотрансформатори
- •Асинхронні електричні машини.
- •Принцип дії асинхронної машини
- •Магнітне поле, що обертається
- •Режими роботи асинхронної машини
- •Конструкція ротора
- •Механічні характеристики асинхронного двигуна.
- •Баланс активних потужностей асинхронного двигуна. Баланс активних потужностей асинхронного двигуна можна уявити таким рівнянням
- •Асинхронний лінійний двигун (лад).
- •Однофазний асинхронний двигун.
- •Синхронні генератори. Устрій і принцип дії синхронних генераторів. Основні частини синхронної машини.
- •Отримання синусоїдальної ерс.
- •Багатополюсні генератори.
- •Робочий процес синхронного генератора Холостий хід.
- •Реакція якоря.
- •Зовнішня і регулювальна характеристики.
- •Синхронний двигун
- •Принцип роботи синхронного двигуна.
- •Машини постійного струму.
- •Устрій та принцип дії генератора постійного струму
- •Магнітна система.
- •Ерс генератора.
- •Збудження генератора.
- •Генератор з паралельним збудженням.
- •Реакція якоря.
- •К омутація.
- •Зовнішня характеристика.
- •Виникнення електромагнітного обертаючого моменту.
- •Загальні відомості про електричні вимірювання Метрологія й метрологічне забезпечення
- •Номенклатура основних величин, що підлягають вимірюванням в електротехніці, електроенергетиці й електроніці
- •Номенклатура параметрів середовища життєдіяльності, що підлягають вимірюванням
- •Засоби вимірювань, різновиди
- •Характеристики якості результатів вимірювань
- •Малюнок 1 – Інтервали невизначеності погрішності (ліворуч) та істинного значення вимірюваної величини (праворуч).
- •Аналогові вимірювальні прилади. Загальні характеристики
- •Прилади магнітоелектричної системи
- •Прилади магнітоелектричної системи, принцип дії, варіанти застосування.
- •Прилади електродинамічної системи
- •Малюнок 2 – Прилади електродинамічної системи. Принцип дії, позначення, варіанти застосування.
- •Прилади феродинамічної системи
- •Малюнок 3 – Принцип дії приладу феродинамічної системи.
- •Прилади електромагнітної системи
- •Малюнок 4 – Принцип дії приладу електромагнітної системи.
- •Прилади електростатичної системи
- •Малюнок 5 – Принцип дії приладу електростатичної системи.
- •Прилади індукційної системи
- •Малюнок 6 – Прилад індукційної системи (лічильник електричної енергії). Принцип дії, позначення, схема включення.
- •Засоби розширення меж вимірювання
- •Малюнок 7 – з'єднання амперметра із шунтом.
- •Додаткові опори
- •Вимірювальні трансформатори струму
- •Малюнок 8 – Застосування трансформатора струму.
- •Вимірювальні трансформатори напруги
- •Правило вибору меж вимірювання
- •Вимірювання у трифазних колах змінного струму
- •Вимірювання лінійних струмів і напруг у трифазному трипроводному колі
- •Малюнок 9 – Вимірювання лінійних струмів і напруг у трифазних трипроводних ланцюгах.
- •Вимірювання активної електричної потужності й енергії в симетричних трифазних колах одним приладом
- •Малюнок 10 – Включення ватметра й лічильника електричної енергії для вимірювань у симетричних трифазних ланцюгах з доступною й недоступною нейтралю.
- •Вимірювання реактивної електричної потужності й енергії в симетричних трифазних колах одним приладом
- •Малюнок 11 – До вимірювання реактивної потужності й енергії.
- •Малюнок 12 – Схеми включення одного приладу для вимірювання реактивної електричної потужності й енергії в симетричному трифазному ланцюгу.
- •Вимірювання активної електричної потужності й енергії в трифазному колі за допомогою двох приладів
- •Малюнок 13 – Варіанти включення двох ватметрів й (або) лічильників активної потужності й електричної енергії в трифазних ланцюгах.
- •Мостові методи вимірювання
- •Мости постійного струму Мости постійного струму в рівноважному режимі
- •Малюнок 14 – Одинарний і подвійний мости постійного струму.
- •Мости постійного струму в нерівноважному режимі
- •Малюнок 15 – Мости постійного струму в нерівноважному режимі.
- •Мости змінного струму Умови рівноваги мостів змінного струму
- •Малюнок 16 – Мости змінного струму.
- •Міст змінного струму для вимірювання ємності конденсатора
- •Малюнок 17 – Схеми заміщення реального конденсатора й індуктивності.
- •Міст змінного струму для вимірювання індуктивності котушки
- •Метрологічні характеристики мостів
- •Література
Розрахунок кіл постійного струму. Способи з’єднання споживачів
Приймачі енергії можна з’єднувати послідовно, паралельно і змішано.
При послідовному з’єднані умовний кінець першого приймача з’єднується з умовним початком другого, кінець другого – з початком третього і т.д.
Н
а
малюнку приймачі з опорами R1,
R 2,
R 3
з’єднані послідовно і підключені до
джерела енергії з напругою U.
По всім ділянкам послідовного кола
проходить один і той же струм І.
За законом Ома напруга на окремих опорах:
U1 = IR1; U 2 = IR 2; U 3 = IR 3.
Отже, падіння напруги на послідовно з’єднаних опорах пропорційні величинам опорів. При послідовному з’єднані приймачів сума напруг на окремих приймачах дорівнює напрузі на клемах кола, тобто U1 + U 2 + U 3 = U .
Ряд послідовно з’єднаних приймачів можна замінити еквівалентним (загальним) опором R . Величина цього опору повинна бути такою, щоб ця заміна при незмінній напрузі на клемах кола U не викликала зміну струму І в колі. Оскільки U1 + U2 + U 3 = U ; U1 = IR1; U 2 = IR 2; U 3 = IR 3, то IR = IR 1 + IR 2 + IR 3. Після скорочення на І отримаємо R = R 1 + R 2 + R 3.
Отже при послідовному з’єднані еквівалентний опір дорівнює сумі опорів окремих елементів, що входять до з’єднання.
Я
кщо
всі елементи рівняння U1 + U 2 + U 3 = U
помножити на струм І,
то отримаємо ІU1 + ІU 2 + ІU 3 = ІU
або Р1 + Р 2 + Р 3 = Р.
Тобто потужність всього кола Р дорівнює сумі потужностей окремих його ділянок.
При паралельному з’єднані приймачів всі вони знаходяться під однаковою напругою U.
Позначимо опори окремих приймачів R1, R 2, R 3; їх провідності – g1, g 2, g 3; струми – І1, І 2, І 3. Загальний струм І в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі струмів, що споживаються окремими приймачами:
І = І1 + І 2 + І 3 = U / R1 + U / R 2 + U / R 3 = U (1 / R1 + 1 / R 2 + 1 / R 3 ) = U / R е
або
І = U g1 + U g 2 + U g 3 = U (g1 + g 2 + g 3 ) = U g е.
Отже еквівалентна провідність розгалуженого кола дорівнює сумі провідностей окремих його віток:
1 / R1 + 1 / R 2 + 1 / R 3 = 1 / R е або g1 + g 2 + g 3 = g е.
В
окремому випадку, коли коло містить два
паралельно включених опора R1 і R 2,
еквівалентний опір R е
зручно визначати за формулою
.
Якщо вираз U / R1 + U / R 2 + U / R 3 = U / R е помножити на U отримаємо U 2 / R1 + U 2 / R 2 + U 2 / R 3 = U 2 / R е або Р1 + Р 2 + Р 3 = Р.
З викладеного слідує, що потужність, споживана розгалуженим колом, дорівнює сумі потужностей, споживаних окремими приймачами або одним еквівалентним приймачем. Провідність еквівалентного приймача дорівнює сумі провідностей всіх паралельно включених приймачів. Струми в цих приймачах так, як і потужності, розподіляються завжди пропорційно провідностям.
Якщо електричне коло уявляє собою поєднання послідовно і паралельно включених споживачів, то схема з’єднань називається змішаною.
З’єднання елементів живлення.
Кількість електрики, яку можна отримати від елемента живлення під час його розряду, називається ємкістю елемента. Ємкість вимірюється в ампер–годинах (Агод.) і визначається за формулою Q = Iр tр, де Iр – розрядний струм, tр – час розряду. Чим більше активних речовин в елементі, тим більша його ємкість. Кожний елемент характеризується також допустимим розрядним струмом.
Первинні елементи і акумулятори мають порівняно низьку ЕРС. Наприклад:
Марганцево–цинкові і повітряно–марганцево–цинкові елементи – 1,5 В;
Ртутно–цинкові елементи – 1,35 В;
Кислотні акумулятори – 2 В;
Лужні акумулятори – 1,4 В.
Допустимий розрядний струм акумуляторів великої ємкості досягає кількох сотень ампер.
Елементи з великим внутрішнім опором можуть розряджатись невеликими струмами.
Між тим часто для роботи споживачів енергії потрібні напруга U і струм І більшого значення, ніж може дати один елемент. В таких випадках однорідні елементи, що мають однакові ЕРС Ее, ємкість Qе і внутрішній опір R е, з’єднуються в батареї. Використовуються три способи з’єднання елементів в батареї: послідовний, паралельний і змішаний. Для вибору способу з’єднання необхідно знати номінальну напругу U і потужність Р приймача енергії. За цими даними можна визначити струм приймача І = Р / U і його опір R = U / І.
