3. Расчет схемы последовательно-параллельного подключения аппа­рата к электрической цепи.

3.1. Построение электрической схемы последовательно-параллельного подключения реостата к электрической цепи

При последовательно-параллельном подключении реостата Р₀ (см. рис. 2а) к электрической цепи (см. [1, стр. 84]) к зажимам XI, ХЗ подводится напряжение II от источника электрической энергии. Приемник электриче­ской энергии (лампа накаливания) подключается к зажимам Х2, ХЗ рео­стата.

В данном случае реостат можно рассматривать как аппарат, у кото­рого один вход х и два выхода (рис. 4)

.

Переменная К1 - это общее для электрической цепи сопротивление, создаваемое реостатом между зажимами XIи Х2.

Переменная К2 - сопротивление, создаваемое реостатом в парал­лельной (с нагрузкой Кн) ветви электрической цепи между зажимами Х2 и ХЗ.

Задание.

1. Построить принципиальную электрическую схему системы управления пе­редачей энергии при последовательно-параллельном подключении реостата. В качестве приемника электрической энергии использовать лампу накаливания.

2. Поместить под схемой перечень элементов схемы с указанием буквенно- цифрового обозначения каждого элемента.

3. Кратко описать принцип действия системы управления по построенной схе­ме.

3.2. Построение характеристик управления реостата

Характеристика управления реостата по выходу К1 совпадает с ха­рактеристикой управления, построенной в п. 2.3.

Задание.

1) Записать математическое выражение для характеристики управления реоста­та по выходу К2 в обозначениях как на рис. 4.

3. Представить характеристику управления реостата по выходу К2 в виде гра­фика в координатах (х, К2), использовав числовые значения исходных данных из табл. 1 для заданного варианта.

4. Воспроизвести в координатах (х, К1) график характеристики управления рео­стата по выходу К1 и сравнить характеристики управления по выходам К1 и 1(2.

5. Сделать и записать выводы по полученным результатам.

3.3. Получение и анализ зависимостей силы тока, падения напряжения и передаваемой приемнику мощности от управляющего воздействияПри изменении величины управляющего воздействия х изменяется в соответствии с характеристиками управления реостата сила тока /д в при­емнике электрической энергии (лампе накаливания), падение напряжения IIп на нем и величина энергии, передаваемой от источника к приемнику в единицу времени - мощность 1\\. Зависимости /д, Оп и 1\\ от х могут быть представлены в аналитической форме и в виде графиков.

Задание.

1. Получить и записать математическое выражение зависимостей /д, I/ц и 1\ \ от х, использовав математические выражения, полученные в п. 2.3 и в п. 3.2 для характе­ристик управления реостата. Сопротивление Кц приемника электрической энергии принять по расчету в п.2.2.

2. Построить график зависимости Ри от х (0<х</).

3. Сравнить полученный график с графиком зависимости Р\\ от х, построенным

в п. 2.4.

4. Описать связь коэффициента передачи энергии кр (см. [1, стр. 85]) с мощно­стью Рп-

5. Представить характер зависимости кр от х, и сравнить эту зависимость с функцией кр от х, полученной в п. 2.4.

5) Сделать и записать выводы на основе анализа полученных результатов.

3.4. Оценка потерь энергии в аппарате при последовательно-параллельном

подключении к электрической цепи

Потери энергии возникают в реостате на сопротивлениях К1 и 112. Примем, что на К1 потери энергии в единицу времени составляют АР] и на сопротивлении Р2 потери АР 2 также в единицу времени. Общие потери энергии АР]2 в единицу времени при последовательно-параллельном под­ключении аппарата к электрической цепи:

АР₁₂=АР!+АР₂.

Потери АР], АР2 и АР]2 электрической энергии в единицу времени (потери мощности), возникающие при передаче энергии от источника к приемнику электрической энергии, зависят от величины управляющего воздействия х.

Задание.

1. Получить в аналитическом виде и в виде графиков зависимости АР], АР2 и АР] ₂ отх(0<х<1).

2. Определить по графику максимальную величину потерь энергии ДР^тах и соответствующее ей значение Хдр_шах управляющего воздействия х. Сравнить величину АР]2тах с номинальной мощностью Р_ном приемника электрической энергии (лампы на­каливания) и с величиной потерь энергии АР, определенной в п. 2.5.

   4. Определить по графику минимальную величину потерь энергии АР]2тт и со­ответствующее ей значение х\р_тт управляющего воздействия х.

   5. Сделать и записать выводы на основе анализа полученных результатов.

4. Разработка предложений по энергосберегающему управлению передачей электрической энергии с помощью электронных устройств

На примере применения реостата для управления передачей энергии по электрической цепи от источника напряжения до приемника электриче­ской энергии (лампы накаливания) установлено, что потери энергии неиз­бежны, если используемый электроаппарат, создает в электрической цепи сопротивление, отличное от нуля.

Снизить потери энергии до минимума (теоретически до нуля) мож­но, применив в схеме с последовательным подключением аппарата пере­дачу энергии импульсами так, чтобы коэффициент передачи энергии пе­риодически изменялся, принимая два значения 0 и 1. При этом создаваемое им сопротивление в электрической цепи должно скачкообразно изменяться от К-^-со до К=0 и также в обратном направлении.

Задание.

1. Сделать выводы о достоинствах и недостатках исследованных схем подклю­чения аппарата к электрической цепи, когда в качестве источника энергии используется источник напряжения (см. [1, стр. 84-85].

2. Предложить способы уменьшения потерь электрической энергии и дать ре­комендации по применению электронных устройств вместо реостата для реализации предложенных способов (см. [1, стр. 86, 88-95].

Литература

основная: