Другое Лабник: Электротехника (ЭлТех) бесплатно 6340

Распознанный текст из изображения:

УДК

би,З

с-ы

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

СБОРНИК ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

по курсу

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

ЛИНЕИНЫК ЭЛЕКтГИЧКСКИЕ ЦтИ

Распознанный текст из изображения:

1. Аинейие з)(ектричуиеие Пепи 00стсяннСГС тСЕА

(1, й 1.4, 1.8, 1.9, 1.14) (2, задачи 1.3, 1.12, 1.13, 1.15„1.40~

1.1. Генерирующие и приемные устройства

Генераторы постоянного тока вырабатывают электрическую энергию путем преобразования различных вкпов энергви: химической (аккумуляторы)„ механической (злектромшпиниые генераторы)„ тепловой (термопары), световой (фотодиоды). Это вЂ” источники злактрмческой энергии. Между полюсамк источников в процессе преобразований ввергай за счет действия сторонних сил создается ЭДС Е.

Основная характеристика источника вЂ” зазиоимость кзпрякевий метлу его полюсами от тока. Талую зависимость называют ввешней

*жз .и. у ° ° . ° р

тока уменьшаетсп (рис. 1.1) за счет падения напряжения на внутреннем сопротивлении ФАЕ . Внешняя характеристика источника может быть опиоака уравнеиизм

7/"ш Е'-ГЪ„Х. (1)

Этому уравнению соответствует схема замещения источлика, состояцая из последовательно соадикевных резиотивного злзмекта с совротивлением )Э~ и источнике ЭДС Е (рыс. 1.2). Преобразуем уравневие, разделив впе его члены на Яя,

ХУ/А' =Ю~Ъ -х

Х= Хк -ХГ/Дям хде .Б, вЂ” ток короткого заыыкания источника с Э)у) Е и ввутренним сопротивлением дан . Этому уравнению соответствует схеза заызщения (рис. 1 3), ооотоящзя из параллельно соединенных источника тока у =Х и резистиввого элемента с проводимостью Ва,, Сбе схемы (пооледовательвая и параллелькзя) являются эквзвалеатными (ови имеют одву и ту же внешнюю характеристику) .

Спределить параметры последовательной и параллельной схем замещения источника, ВАХ которого изображена на рис. 1,4.

Решение. Пз уравнения алешкой характеристики (1) следует

свстеыа урзмнекий;

30 Я-ад Дя

й ~

Ю д -б)ад~

параметры последовательной схемы замещекия (ршс. 1.2): В:40 В; яа~ =50 См, а параметры параллельной схемы заызщеыия (ркс. 1.3):

Ф=.А.~к С,Э А," (Р - ~/ще С,02 См.

В прк~ устройствах (приемниках) злектричеокая зкергля преобразуется в другие вжпы епергви: механическую (злектрические двигатели), хиьмчеоиую (устековки электролиза), тепловур (нагреватели), световую (лампы иакаливаяия). Приемники злект)мчеокой звертив могут быть кзк пассивными (лзмпа накаливания), так и акткзнымк (двигатель), Паосивкими называют приемники„в которых не возиикает ЭДС. Эзвисиыость напряаепия о* тока в линейном элементе определяется законом Сма; тг= д.0 . Вольт-ампериая характеристика проходит через начало координат. Тангенс угла наклона этой прямой

ф '- Фб»„Ф~Ъ~, где ~Ъ и отл - соответственно масштабы по осям напрлжекия я тока (рис. 1.5).

Подключим к источнику пассивный приемвик, нащимер, резистор с сопротивлением Дю . Такую цепь мокко предотавить в виде схемы источника ЭДС Е и двух резистивных злемзитов с сопротивлениями

Аю и Аяю (рис. 1.6). Ток в такой цепи у*'Я/Гл' +да,) Ток может быть найден и гршричеоки как точка пересечения двух ВАХ: 1 вЂ” источника и 2 вЂ” приемника (т. А рис. 1.7). Мощкость источника

Р„ЕХ б'~/1'6з, +ко).

Мощность п)мемввка

ло = Р;7 = Р .Г .

Эффективность преобразования знергии окределяетоя отношением мощностей пршемника и источника:

Ф Ц' 6

Я, б Ащ "4о

Источвик (активный двухполшскик), подключенный к приеьшлку (пассивному двухполюсвику) мокет работать в ~дном из режимов: холостого хода, короткого замыкания„согласованиом и номинальном.

Режим холостого хода соответствует отсутствию тока в приемиике и осуществляется откпючеяием пряемвика от иоточзыка ( е„= ). Напряженке холостого хола активного двухпопюсыыка тл репко его ЭДС Е.

Распознанный текст из изображения:

Режим ко откого замыкания возникает, когда сопротивление приемника равно нулю. При етом напряжение между полюсами иоточника также равно нулю, т.е. 1(' С. Ток в режиме короткого замыкания достигает максимального значения, он ограничен лишь внутренним сопротивлением Фн»» источнике:

2»»с/Рш» „

Л~~»» у ~ й~ ности пассивного дзухполюсника. Этот резям возникает, когда сопротивиение приемника равно внутреннему сопротивлению источника, т.з. ПРИ УСЛОВИИ. »Е»=аз (1, С. 34~.

,Вернемся к рис. 1.1. Внешння характеристика источника может быть построена по дзум точкам, соответствующим режимам холостого ходе (точка М: Х =О, Е = у/» ) н короткого замыкания (точка Ф: Т/' =О, .Г»Х~ =Е/Ля» ), Параыетрн СХЕМ ЗаМЕщЕНИя ЛЕГКО могут быть найдены из этих режимов. Продолжив, например, внешнюю характеристику, изображенную на рнс. 1.4,дс пересечения с осями,

КСЛУЧНМ Д- и, =40В,,У Х, = 0,84, ОтКУДа Ра„=Е/Х =

= 80 Ом.

Ё

р

1,2. Эквивалентные преобразования пассивных участков

злектрическнх цепей

»с»»ю ВЗ

Последовательным называют соединение, при котором ток в каждом влементе один и тот же (ршс. 1.8),

Свойства:

а) мощность злектрической цени не изменится, если последовательно

соединенные элементы заменить одним эквивалентным

Ре» = Уу +Рл » ." + Яуу = -,)- Р;;

и»

б) напряжение источника равно сумме напряжений на последоваташно соединенных злементах цепи

~»' Ы~ е' '' ' %»уК» ото ла Последовательное ссединеыие часто применяют в качестве де»лтахя неп рике пня.

Пример 1.3.

Вольтметр на номинальное напряжение о» = 3 В имеет внутреннее сопротивление»('„= 40С См (рис. 1.9). (юредалить сспро-

,»»»»а хХ

Распознанный текст из изображения:

-в-

тивление добавочного резиотора А'~ » которнй иувно подключить к вольтметру, чтобм расширить предел измерения до ?? = 15 3,

Решение. Ток в вольтметре прн полном отклонении стрелки Добавочный резистор»та прн вклвчеыли вольтметра на напрякение 15 3 должен быть подобран тек, чтобы ток полного отклонения оставался равным 7,5 мА.

Тогда 15?( ф~ +400) 0,075„

~~ ~»7»» а»»»

А, = 1500 С .

Пая~О~кым называют соединение, при котором Все участки цепи присоединявтоя к одной паре узлов, т,е, находятся под воздействием одного и того ие непрвиения (рио. 1.10).

Свойства:

а) моинооть электрической цепи не изменится, воли параллельно соединенные элементы заменить 'одним зквивмнеитным

Т., А+,...+ Х

,~же де Аж АЬ

ичн для экзинелентной проводимости

Уа - 9ж е (Ь+-" т Юл .

При параллельном соединении двух пасоивных элементов с сопротивлением У, и Ае эквивалентное сопротивление

е»м,: Р" ~ж /Г4х'»лЫ»"

б) ток Х в нэразветвленной части цепи равен сумме токов ветвей ХлХ жХле» эХо»»

отошла ?ж 'с Х.

Параллельное соединение всегда делитель токе.

Пример 1 3,

Мкжлнамперметр на коми~мазней ток .~ = 3С мА имеет внутреннее оопротивлениэ М»» = 2,5 См (рко. 1,11). Какое сопротивление должен иметь наружный шунт 4»е к этому прибору для расширения предела измерения по току ло Х - 3 А 7

Решение. Ток шукта Х, = Х-Х 3 вЂ” 0,03 = 2,97 А.

Сопротивление шунта

»ч»» Х»,/Х~ , Щ » = 2,5 С,С3/2,97 25,3"10 " См.

Распознанный текст из изображения:

1,3. Реастаты, патенцнометры, делители

В современной электротехнике различные способы включения постоянных и переменкых резисторов дают возможность осущесткзять настройку и регулировку электротехяических устрайатв на определенные токи в напряжения.

С помощью реостатов клн переменных резисторов мокко плавно регулировать ток н напрякезие на приемнике. Прк этом реастаты включаются последовательна с приемниками (рна. 1,12).

Пример 1.4.

Подобрать реостат для регулирования напряленкч приемника в

пределах от 60 да 100 В, если сопротивление приемника Еа =100 Ом,

а напряжение источника 7У' = 11С В (рис. 1.12),

Решение. При напряженна на приемнике 7~ = 60 В ток Х

= 60/1СС 0„6 А, Напряжение яа реостата Щ=Ь=Щ = 5С В, а

его сопротивление ~, ф/Х 5СУ0,6 = 83,3 См. Аналогично, при г~»

= 1ССЪ ток Х = 1 А и сопротивление Я 10 См. Следовательно,

нужна взять реостат, сопротивление которого должно быть не менее

63,3 Ом, а номинальный ток не менее 1 А.

Реостат, включенный по потенциометричеокой схеме (рис. 1.13),

является делителем напряжения с подвижным контактом даника, что

дает возможность в зависимости от места расположения движка полу-

чить напряжение 7/ в пределах от нуля до

НайДЕМ ЗКЗИВЕЛЕНтНОЕ СОПРстжЛЕНИЕ Дз» УЧаотха Ю8 . Дза Паосивных элемента с сапратнвленияа1 А' н Аа соедкнены гараллельно

Ал .,Фр

А» вЂ " вЂ , , щ йк = 5С См (здесь учтено, что лзз = Я„ ). )Елрякение приемника (рис. 1.15)

Ц'»~/ вЂ” = вЂ” вЂ” = 4С В

Рэл" 12С" 50

lт ЯгФРэк 100 + 5С

1.4. Расчет электрических цепей постоянного така с

одним источником питания

Если в электрической цепи имеется только один источник, тс

для. расчета токов иопальзуют метод эквивалентных цреабразсваний

(метод свертывания).

Алгоритм расчета

1. Провеотн тапологнческий анализ схеыы, т.е. определить чналс узлов, число ветвей, показать условно пслскнтельные направленая

всех токае.

2, Найтк эквивалентное (входное) сопротивление схемы относительна

источника.

3.Найти ток в ветви источника.

4, Найти таки в остальных нетях схемы.

Спределить непрякение эг» на приемнике с сопротивлением Я» = 1СО Ом, если движок дотенциометра уотановлен:

а) в крайнем верхнем полаженний

б) в крайнем нижнем положении;

в) в средней точке потенциометра.

Сопротивление патенцнаметра щ = 200 См, а напрякение источника 7Г = 120 В (рис. 1.13).

Решение. Если движок потенциометра уотаяовлен в крайнем верхнем полокеник, то ю а' 12С В. При перемещении движка патенпиометра вниз нзп)изэенне х~~ на приемнике уменьшается, и если дниок установлен в крайнем нижнем положении, та а» = С. Изобразим схему для-случая, кожа движок находится в среднйй точке потенцнаметра [ряс. 1.14) Д, » Чя =1ССОм.

Пскмер 1.6.

В цели, схема которой приведена иа рнс. 1.16, одределнть токи

во всех ветвях и напркленне М~л , если Е = 10 В„ Я, = У См,

А' =50м, Дл"-"Р~ =20м, Р, =40м.

Решение. В схеме дза узла вЂ” А к В и трн ветви, олеповательзс, трк неизвестных тока т; , тл и Х . Условно палакительные направления таков показаны на схеме.

2. Еайдем эквивалентное сопротивление ветви АСВ. Элементы с сопротиьленияьш Фз и 2» соединены последовательна, тогДа ,6 ~= Ял +Д„ = 12 См.

Аналогично для ветви АЕВ ,Е»»,~~ "Ял = 4 См.

Преобразованная схема приведена на рка. 1.17. Найдем эквивалентное сопротивление участка„ состоящего нз двух параллельных ветвей с сапрстнвленнзьа З' и ч '"

Распознанный текст из изображения:

о .А~ Р 12.4

~ 2См.

А~+Я " 12 + 4

Таким образом, исходная схема разветвленной пепи (рис.. 1.Х6) сведена к простейиецу нераэветвхеннсму контуру (рис. х.х6), для которого легко определить ток

.Г, = А/ А*, м,) = ХС~(т + З)=1 А .

Зная ток Х,, находят вшрякение некту Узлами А и В

Я~в=А~ее'-Хл кэн Ъв ~-Р~ху °

Токи лл и .Х' в ветнях' схемы:

Е~ = ХАа/('Ал 'М"~ О,25 А,'

-уа ~лв!(Рь+Ю~

Напряжение Ц,е опреданим, ооставнв уравнение по П закону йярхгсфа:

Ре.гл Е ХР44-Яв.~э= О,*

~ вЂ” С.,Б В.

Знак "минус" означает, что истинное'напряжение проткэополсмно условно полскнтельному, укаэанноиу отрелкой.

Рак ИФ

Ркетж

1.5. Нахождение параметров эквивалентного активного

двухполюсника

Согласно теореме об эквивалентном двухполюснике (эквивалентном генераторе) ЗДС Еэ„эквивалентного дэухпонюовикв равна напряжению холостого хода мекду зажимами двухполюоника, а внутреннее совротэвление Аае эквэвалантдсго генератора равно эквивалентному сопротивлению пассивного двухполюоника относительно тех ке закнмов (рис 1.19 а,б)

Езк Х~кан . Азя '~м'а8,

Рвк К О

Рва!уу

КВЬ 11 Т.

Свределить параметры эквивалентного генератора относительно

эакимсв а. и 8 моста постоянного тока (рнс. 1.20), если

Е = 6 В, А', = 4» 1 кбм, Аа = 4 кСм, А» = 2 кбм.

уеюение, Напряжение холостого хода

~а8 =А' Х А~~А~» = . Е - Е

Ь' т~

к л ал т ум,э,ю;. ц ~я

л

= вЂ” А вЂ” 6- вЂ” Х вЂ” 6 1В,

4+2 1+1

Распознанный текст из изображения:

-(7-

Задача К.

К источнику с известной писаной . характериотикой подключен резво- ее тор сопротивлением А' =(4А') А~'П см. Найти ток в цепи, моцности источника и приемника, а также Ф'» КПД источника.

Задача 6.

Построить внешнюю характеристику генератора постоинного тока и определить его КПД, если номинальные данные генератора: Р = 2ЗС В, . ~ =()~')А, Ые--(И) Пи, Спределить ток ксроткогс замнкании генератора.

Задача 7.

Построить ВАХ исто яика и приемника, если Ж = (10-д/) В, ф„ = (6,1 М) См, АК~ ю (Ы) Пм.

Построить крипую изменения мсниности приемника при изменении его сопротивления от бесконечности дс нули. При каком оопротивлении приемника колкость Р будет мексимальнойу

Задача 8.

При разомкнутом выключателе 'К =(1С -е') В, При зазкнутом У» =(К .А/ ) В, .А =(П) А.

Построить внеинюю характеристику источника, найти параметры его последовательной и па,атлельнсй схем заведения. Какой еск устаноьитсл ь цепи„ если сопротивление прнеи".ика Д'л =(К) Пм .

Спределить выходное непрниение потенциометра 'У~ лри трех положениях. его движка: а) в крайнем верхнем; б) в крайнем никнем„ в) ь средней точке потенциоыетре и~ -ГА'лтАп> А"-А' . Задача 10. Спределить напрлжение У~ на приемнике ~Ъ =(1Ы) Сь., если движок потенциометра установлен: а) в крайнем верхнем положении, т'сейте~~ б) в крайнем нижнем положении; в) в средней точке потенцкометра. Сопротивление потещпометра ~Е =(ЗСМ) Оы„ тх =(10'Ф ) В.

Занача 11. Рассчитать оопро~мвлеюя А', н Рл высокоемкого делителя напржкения, еоли т/~ =(л М) Ь,

=(И х) мВ, ток источника не дстжен превмхать 100 мКА*

:Задача 12. Спрсделить непрлжение ССей ес и Е =( л~ ) В, Д вЂ” Е = ('в!) 0м, а А =0,З.

Распознанный текст из изображения:

-16-

Задача 13.

Ца какие значения сопротивления и тока следует выбрать реостат,

включенный последовательно с приемником, о помощью которога можно

регулировать нащмжение приемиика в пределах от (6*Ф ) до (16 Ф ) В

если сопротивление приемника (10 М) Ом? Напряжение источника

-(у . (20-дг) В.

Таблица 1.2

М

11 12

10

4

Задача 14.

Напряиепае ыа приемнике с сопротивлением Я~~ '100 Ом нужно плавно рехулировать в пределах от 10 да ИС В. Напряжение сети

7Г = 110 В, Можыо ли воспользоваться для етого реостатом с номинальными величинами О„, 2СС См и Х = 0„6 'А, включив его в качестве делитазя непряззння?

1,6'

2

6

Задача 15.

Рассчитать многопрздельввй шунт к измерительному механизму на предел,измерения токов (М ) А. Оопрошхзлевже цепи измерителя Р„

(0,1 Ф ) (ью. наибольшее падение напряжения на шунте должно быть равно 76 МЗ.

6

2

2 15

13

14

17

19 20

23 24

Задача 16.

Вольтметр постоянногс напрязення с пределом намеренна 14 имеет внутреннее сопротжеление У„ = (М Ф ) (ла. Определить сопротивление добавочного резнстора, который нужно подкшсчить к вольтметру, чтобы расширить его предел измерения до (И Ъ~ ) В.

4 1

Задача 17.

В схеме рно. 1.22 найти тока в ветвях и непременна Ь",,Л, если

Е 10 В. Значения всех сопротивлений (в омах) указаны в. таблице 12,

2 1

Задача 13.

Нспользуя метод зжаизачеытного актнвного дзухполюсника, определить параметры его последовательной охами замещения ( Еея и Рз~ ) относительно зежимов а. и 8 (схема рис. 1.23). Значения сопротивлений (в омах) указаны в таблице 1.3.

Распознанный текст из изображения:

Таблица 1.3

2. ОННООДНННЕ ПЕ)Н ОИНУООНН(ЦЬНОРО ТОНА )У з 2 2, 2 Б, 2 12, 2*131 12 Й2.2, 2.5, 2.12«2«28, 2.26)

2.1. Осковные псююия

Перююнвие злектрические величина лвжеютсв функцизмн времени, их значенюз в лвбой момент-вреимни й иазнвеют юмовеююми и обозначают етроюпвю 'букзюю: е, еь. а, /и, Вырекеюю мгноВенных значений синуосидальнех Величин Опредййютон трнгонометрическюю Щ(вкцинми. Бшример, е Х змсе*б+«й,> . 1рефнк мгновенных значений тока еКе/ показан ни рнс. 2.1. ~~ .~ равна максимальному значению тока, начальная фаза «4 '-'' фазюб) ( е ~ (Йатю Р( число радианов, на которое изменнетоя фаза колебаний за секунду; и назмваетоя угловой ЧаотОтой. Очевидно, что ес л.у/т' л Ря где У* вЂ” период, о;

,у - частота, Тц .

Записать в тригонометрической форме внрюжевия для мгновенных значений тока и ню«рзкенин, графики к~и~рыл прнвююны на,рно. 2*2, и Оп)яделиеь дзя них угол сдВига фаз

Решение. А«апюеуда тока .О 6А, начальная фаза тока )ф О. ()мвлитуда напрзиения х~~ 2О В, начальная фаза напрлиения у'

вЂ” ту/3. Период синусоид Т О,О1 с, следовательно, с( = лЛУю =628 рад/с) .у ~ 1ОО тц. итак, е = 5 НБ«628а

то = 2О лаа 16261 - л/3); Угол сдвига фаз О ч(;,-щ = вЂ” Ю/3, .ток опережает напрятвние, на угол л" /3.

В злектротехнике значения начальной фазы и угла сдвига фзз принято выраиать как В радианах, так и В градусах, позтсму Ответ ИОжнО записать н в другом ВвдЕ. *НО =2С жег Я288 вЂ” БСО) В, О( = -БОО,

Любая сю(усоипальная функция монет быть изображена вектором на комплексной плоскости, которнй в свао ОЧЕРедь может быть выражен соответотвуйщим ему комплексным чнслом. Подую комплексного числа

~комплексной амплитуды), изсбражеюНЕГо ОИНУсоиДальную функцию зре-

Распознанный текст из изображения:

3 3 Ф х Ф ЪРР

ие

аа

Н й т е Ъа й с й ФЪ о н сч се»Р «3 й СЙ й СРИ» д н д «3 д ИИЪ щ д йч

са «! Ъа с Ъа Ъа Ъа Ъа Ъа 3а

са Ъа й й й са

О О О О О О О О Н О О Н О О Н О О О Н О Н Н О О О О О О

,мес,.«Р,Р Щ Оч,й с!~хе «Р «э, е 'й енеа ас ес «3 й 8с й й ~~, Р

нн а!

ЪФ

Ф а

ж66Вя668ВВВВ66666Ва666В86ИяИ

Рса Ф

а хсхх

в в»х

с-

ИЪ й Ъа с с-аъй счсв" с с с Расой се

нннО "С!О ннОООООн

О ОООО ОО О О ОО ОО

а,

Ф Ф РЪ

х х в

а Ф в

36 'Й

Ъа иъ 3' Ъа н н

иъй~янос»ссхиъйсРРЪасдддй

жВ6аФЯЧВВЯФ665883666ЯВВ65668

Р:3

в х

х

3

РСС,

С:3»

а хе,

ФФКФФХХХФФХХСХФФХХХХФХ

у

хе«ее в х в в х е х в в в в х

с" ййй йй ю

Ъа'

с й й Ъа й Оъ

н 3 Он НО Н О ОООО О н н О О О О ОО ОООО '3 О О

а

с- Ф

в х о

х

%%

3 н 'Ф 3' с'!

ИЪ

ЙЙЪ й ой

осанайс с

сч н н н

СО .3 н н

Ъа о сч сч о н н н

ВВа8ВВВВ86366В8636668жВВВ8а6

! 3 ссс в

ав»х а ха,х

с'! Ъа Ъа

ЕЪ И'3 ЦЪ св с' а со оса ой й

о о о н о н о о о н о н н о о н н н о о о о н о н н н

л а

! Ф В Р3

в

х

ооой ооааяоллйовиеоа ойсчнйла

н»н нсЧ н н н н н н н »

одо

Ю й Съ 8 С;С

68666ж

! в х Ф в

Х 43 3% а!'

нсчйе«3йс саоонсчвиелсас-йаъонсчй ! ййс

Н Н Н 4 3-» 3 Н Н Н Н СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ

Я

ю сч

Я

о а,

ЪР

в х

'сх в

34 а'

Р. Х Х РЪ Р3 Р3

о о о

я си а

х к к в в с! сх а, а

34 Е» С»

Я й Ц 3С3 ф й

х6:6:Ф

СЪаааав хахохо е ае ав а

Д.а О,ц ц.а

,хе а Ф а В а

а856636666жВ

Рс-са-й-~ф-й~ й са

84843" "ФФ"6

сь св а, а, сь в о о съ а а съ

а а а а а Ф РЪ Ф а а Ф а

кхххоааххех ех в е в е сх а сь е е си е

р. '. ::.":.

а ФФЪ СФХ Свх а а а 3Р а а ФФЪ УУУУУсс с УУс ссч

-о

Йкх

оав васи а. Ъх о

РЪ

х хо Фее хах а а с-»

СЪ в Й

ф х

Ф

е СЪ О

а Ф

ъс о е а а, а

З х

Р Е

е а а' 34

Другое: Лабник

Описание

Характеристики учебной работы

Список файлов

Комментарии