Теоретические основы электротехники-1 (855784), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Âëèÿíèå ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâíà ýêâèâàëåíòíûå ïàðàìåòðû öåïè ïðåäûäóùåì ïàðàãðàôå áûëî ñêàçàíî, ÷òî ëþáûå ñëîæíûå öåïü èëè óñòðîéñòâî, ñîäåðæàùèå äâà âõîäíûõ çàæèìà, ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå äâóõïîëþñíèêàè îõàðàêòåðèçîâàòü èõ ýêâèâàëåíòíûìè ïàðàìåòðàìè r, x, z, g, b è y. Áûëî îòìå÷åíî, ÷òî ýòè ïàðàìåòðû ñëîæíûì îáðàçîì çàâèñÿò îò êîíêðåòíîé ñòðóêòóðû öåïèè îò âõîäÿùèõ â íåå ýëåìåíòîâ.
Âìåñòå ñ òåì ýòè ïàðàìåòðû ìîãóò çàâèñåòü îòöåëîãî ðÿäà ôàêòîðîâ. Òàê, íàïðèìåð, åñëè â ñîñòàâ äâóõïîëþñíèêà âõîäÿò àñèíõðîííûå äâèãàòåëè, òî èõ ïàðàìåòðû, à ñîîòâåòñòâåííî, è ýêâèâàëåíòíûå ïàðàìåòðû äâóõïîëþñíèêà áóäóò çàâèñåòü îò íàãðóçêè íà âàëó äâèãàòåëåé. Åñëèâ ñîñòàâ äâóõïîëþñíèêà âõîäèò ñâÿçàííûé ñ àíòåííîé êîëåáàòåëüíûé êîíòóð ðàäèîñòàíöèè, òî íà ýêâèâàëåíòíûå ïàðàìåòðû âëèÿåò òàêæå è èçëó÷åíèå ýíåðãèè. âèäå ïðèìåðà ñëîæíîé çàâèñèìîñòè ýêâèâàëåíòíûõ ïàðàìåòðîâ îò ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ óêàæåì ñëó÷àé äëÿ ñèíõðîííîãî äâèãàòåëÿ, ýêâèâàëåíòíîå ðåàêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå êîòîðîãî ìîæåò áûòü îòðèöàòåëüíûì, õîòÿ â öåïè è íå ñîäåðæàòñÿ êîíäåíñàòîðû. Òàêîé åìêîñòíûé ðåæèì ñèíõðîííîãî äâèãàòåëÿ èìååòìåñòî ïðè äîñòàòî÷íî áîëüøîì òîêå â îáìîòêå âîçáóæäåíèÿ, ïðåâûøàþùåì íîìèíàëüíûé òîê âîçáóæäåíèÿ. Ïîÿñíèòü ýòî ìîæíî ñëåäóþùèì îáðàçîì.
Óñòàíîâèì òîê âîçáóæäåíèÿ â ðîòîðå òàêèì, ÷òîáû ÝÄÑ, èíäóöèðóåìàÿ â îáìîòêåñòàòîðà ïîòîêîì âðàùàþùåãîñÿ ðîòîðà, òî÷íî óðàâíîâåøèâàëà ïðèëîæåííîåê îáìîòêå ñòàòîðà îò ñåòè íàïðÿæåíèå. Åñòåñòâåííî, ïðè ýòîì ðîòîð äîëæåí âðàùàòüñÿ ñ ïîìîùüþ ïîñòîðîííåãî äâèãàòåëÿ íà åãî âàëó, òàê êàê òîê â îáìîòêåñòàòîðà áóäåò ðàâåí íóëþ è ýíåðãèÿ èç ñåòè íå ïîñòóïàåò.
Ïðè îòñóòñòâèè òàêîãîïîñòîðîííåãî äâèãàòåëÿ îò ñåòè áóäåò ïîñòóïàòü íåçíà÷èòåëüíûé àêòèâíûé òîê,îáåñïå÷èâàþùèé ìîùíîñòü, íåîáõîäèìóþ äëÿ ïîêðûòèÿ ïîòåðü õîëîñòîãî õîäàâ ñèíõðîííîì äâèãàòåëå. Íàçîâåì òîê âîçáóæäåíèÿ â îáìîòêå ðîòîðà ïðè òàêîìðåæèìå íîìèíàëüíûì. Åñëè óìåíüøèòü òîê âîçáóæäåíèÿ íèæå íîìèíàëüíîãî,òî ÝÄÑ, èíäóöèðóåìàÿ â îáìîòêå ñòàòîðà óìåíüøåííûì ïîòîêîì ðîòîðà, òàêæåóìåíüøèòñÿ è èç ñåòè ïîéäåò íàìàãíè÷èâàþùèé òîê, óâåëè÷èâàþùèé ðåçóëüòèðóþùèé ïîòîê. Òàêîé òîê áóäåò íîñèòü èíäóêòèâíûé õàðàêòåð.Åñëè óâåëè÷èòü òîê âîçáóæäåíèÿ âûøå íîìèíàëüíîãî, òî ÝÄÑ, èíäóöèðóåìàÿ â îáìîòêå ñòàòîðà óâåëè÷èâøèìñÿ ïîòîêîì ðîòîðà, ìîæåò ïðåâûñèòü ïðèëîæåííîå íàïðÿæåíèå è èç ñåòè ïîéäåò ðàçìàãíè÷èâàþùèé òîê, êîòîðûé áóäåò íîñèòü åìêîñòíûé õàðàêòåð.Ãëàâà 4.
Ñâîéñòâà è ïàðàìåòðû öåïåé ïðè ñèíóñîèäàëüíûõ òîêàõ201Íà ýêâèâàëåíòíûå ïàðàìåòðû âëèÿåò òàêæå ÷àñòîòà. Òàêîå âëèÿíèå èìååò ìåñòî, êàê ìû âèäåëè, äàæå äëÿ ñàìûõ ïðîñòûõ ýëåìåíòîâ öåïè, òàêèõ êàê ðåîñòàò,èíäóêòèâíàÿ êàòóøêà è êîíäåíñàòîð. Ýòî ñâÿçàíî, â ÷àñòíîñòè, ñ ÿâëåíèåì ï î â å ð õ í î ñ ò í î ã î ý ô ô å ê ò à, çàêëþ÷àþùåãîñÿ â òîì, ÷òî ïåðåìåííûé òîê ðàñïðåäåëÿåòñÿ íåðàâíîìåðíî ïî ñå÷åíèþ ïðîâîäà — ïëîòíîñòü òîêà ó ïîâåðõíîñòèïðîâîäà áîëüøå, ÷åì âî âíóòðåííèõ ýëåìåíòàõ ñå÷åíèÿ ïðîâîäà. Íåðàâíîìåðíîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ òîêà ïî ñå÷åíèþ ïðîâîäîâ ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ àêòèâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ è óìåíüøåíèþ èíäóêòèâíîñòè öåïè, ïðè÷åì ýòè îáñòîÿòåëüñòâà ïðîÿâëÿþòñÿ âñå áîëåå ñèëüíî ñ óâåëè÷åíèåì ÷àñòîòû. Àíàëèç ÿâëåíèÿïîâåðõíîñòíîãî ýôôåêòà áóäåò ïðîèçâåäåí â ïîñëåäíåé ÷àñòè êóðñà.Íà ýêâèâàëåíòíûõ ïàðàìåòðàõ öåïè ñêàçûâàåòñÿ òàêæå âëèÿíèå â è õ ð å â û õò î ê î â, íàçûâàåìûõ òàêæå òîêàìè Ôóêî, âîçíèêàþùèõ â ïðîâîäÿùèõ òåëàõ,ðàñïîëîæåííûõ â ïåðåìåííîì ìàãíèòíîì ïîëå ýëåêòðè÷åñêîé öåïè.
Ï î ò å ð èí à â è õ ð å â û å ò î ê è ïðèâîäÿò ê óâåëè÷åíèþ ýêâèâàëåíòíîãî àêòèâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ öåïè. Âîïðîñó î ðàñ÷åòå ïîòåðü íà âèõðåâûå òîêè áóäåò óäåëåíîâíèìàíèå ïðè èçëîæåíèè òåîðèè íåëèíåéíûõ öåïåé è òåîðèè ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ.Âñå ñêàçàííîå ñâèäåòåëüñòâóåò î ñëîæíîé çàâèñèìîñòè ýêâèâàëåíòíûõ ïàðàìåòðîâ öåïè îò ðàçëè÷íûõ ôèçè÷åñêèõ âåëè÷èí, â òîì ÷èñëå îò ÷àñòîòû. Èññëåäóÿ ïðîöåññû â öåïè ïðè íåèçìåííîé ÷àñòîòå, áóäåì ñ÷èòàòü ïàðàìåòðû ååó÷àñòêîâ âïîëíå îïðåäåëåííûìè.
Íî è èçó÷àÿ çàâèñèìîñòü ýêâèâàëåíòíûõ ïàðàìåòðîâ îò ÷àñòîòû ïðè èçìåíåíèè ïîñëåäíåé â íåêîòîðûõ îãðàíè÷åííûõ ïðåäåëàõ, áóäåì ïîëàãàòü ñîïðîòèâëåíèÿ r ðåîñòàòîâ, èíäóêòèâíîñòè L êàòóøåê è åìêîñòè C êîíäåíñàòîðîâ ïîñòîÿííûìè. Âî âñåõ ïîñëåäóþùèõ ãëàâàõ ýòîé ÷àñòè,çà èñêëþ÷åíèåì ãë. 8, ãäå çàâèñèìîñòü ïàðàìåòðîâ îò ÷àñòîòû áóäåò ðàññìîòðåíàâ âåñüìà îáùåé ôîðìå ñ ó÷åòîì âîçìîæíîé çàâèñèìîñòè îò ÷àñòîòû è âåëè÷èí r,L è C, òàêæå áóäåì ïðåäïîëàãàòü, ÷òî r, L è C ïîñòîÿííû.Âîïðîñû, óïðàæíåíèÿ, çàäà÷è ê ãëàâàì 3 è 43.1. Ýëåìåíòû ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåéÂÎÏÐÎÑÛ1. Ïî÷åìó â öåïè ïîñòîÿííîãî òîêà íàïðÿæåíèå, èçìåðÿåìîå íà çàæèìàõ öåïè,íå çàâèñèò îò ðàñïîëîæåíèÿ ïðîâîäîâ, ñîåäèíÿþùèõ âîëüòìåòð ñ öåïüþ?2.
(Î) Ïðè êàêîì äîïóùåíèè íàïðÿæåíèå, èçìåðÿåìîå íà çàæèìàõ öåïè ïåðåìåííîãî òîêà, íå çàâèñèò îò ðàñïîëîæåíèÿ â ïðîñòðàíñòâå ïðîâîäîâ, ñîåäèíÿþùèõ âîëüòìåòð ñ öåïüþ?3. (Î) Ïî÷åìó êîíäåíñàòîðû îáû÷íî õàðàêòåðèçóþòñÿ ìàëûìè èíäóêòèâíîñòÿìè?4. (Î) Äëÿ îïðåäåëåíèÿ èíäóêòèâíîñòè ýëåìåíòà öåïè ÷åðåç íåãî ïðîïóñêàþòòîê i(t) è ðàññ÷èòûâàþò èíäóêòèâíîñòü ïî ôîðìóëå L = y(t)/i(t). ßâëÿåòñÿ ëèíàéäåííàÿ òàêèì îáðàçîì èíäóêòèâíîñòü ôóíêöèåé âðåìåíè?5. (Î) Ìåæäó ó÷àñòêàìè ýëåêòðè÷åñêîé öåïè ïðîòåêàåò òîê ñìåùåíèÿ.
Ìîæíîëè óòâåðæäàòü, ÷òî ýòè ó÷àñòêè îáëàäàþò äðóã ïî îòíîøåíèþ ê äðóãó ýëåêòðè÷åñêîé åìêîñòüþ?6. Âëèÿíèå ìåæâèòêîâîé åìêîñòè êàòóøêè èíäóêòèâíîñòè ïðîÿâëÿåòñÿ ïðè ÷àñòîòå òîêà f = 103 Ãö. Óñèëèâàåòñÿ ëè îíî ïðè: à) óâåëè÷åíèè; á) óìåíüøåíèè ÷àñòîòû?7. (Î) Ïî÷åìó ïðè ñîâïàäàþùèõ óñëîâíî ïîëîæèòåëüíûõ íàïðàâëåíèÿõ òîêà èíàïðÿæåíèÿ íà êàòóøêå èíäóêòèâíîñòè äåéñòâèòåëüíîå íàïðàâëåíèå íàïðÿæåíèÿ áóäåò îïðåäåëåíî ïðàâèëüíî íå òîëüêî ïðè óâåëè÷åíèè, íî è ïðè óìåíüøåíèè òîêà?8. Ïðè âûáðàííûõ óñëîâíî ïîëîæèòåëüíûõ íàïðàâëåíèÿõ òîêîâ äâóõ èíäóêòèâíî ñâÿçàííûõ êàòóøåê âåëè÷èíà êîýôôèöèåíòà âçàèìíîé èíäóêöèè M îòðèöàòåëüíà. Êàêîâî íàïðàâëåíèå ïîòîêîâ ñàìîèíäóêöèè è âçàèìíîé èíäóêöèè?9.
Ñëåäóåò ëè ïðè çàäàííîì çíàêå êîýôôèöèåíòà âçàèìíîé èíäóêöèè óêàçûâàòüíàïðàâëåíèå òîêîâ êàòóøåê?10. Îáÿçàòåëüíà ëè ìàðêèðîâêà èíäóêòèâíî ñâÿçàííûõ êàòóøåê?ÓÏÐÀÆÍÅÍÈß1. Ïðîòÿæåííîñòü âîçäóøíîé äâóõïðîâîäíîé ëèíèè, ñîåäèíÿþùåé èñòî÷íèêýëåêòðîìàãíèòíîé ýíåðãèè ñ ïðèåìíèêîì, ñîñòàâëÿåò 10 êì. Ìîæíî ëè ðàññìàòðèâàòü ýòî óñòðîéñòâî êàê öåïü ñ ñîñðåäîòî÷åííûìè ïàðàìåòðàìè ïðè ÷àñòîòåòîêà f = 50 Ãö? Ïðè êàêîé ÷àñòîòå íåîáõîäèìî ïðèíèìàòü âî âíèìàíèå âîëíîâîéïðîöåññ â ëèíèè?2. (Ð) Êàòóøêà èíäóêòèâíîñòè îáëàäàåò êàê ýëåêòðè÷åñêèì ñîïðîòèâëåíèåì,òàê è ìåæâèòêîâîé åìêîñòüþ. Èçîáðàçèòå ñõåìó ýëåêòðè÷åñêîé öåïè, ýêâèâàëåíòíóþ êàòóøêå è ñîñòîÿùèõ èç èäåàëüíûõ ðåçèñòîðà, êàòóøêè è êîíäåíñàòîðà.3. Êîíäåíñàòîð ñ íåèäåàëüíûì äèýëåêòðèêîì îáëàäàåò ýëåêòðè÷åñêèì ñîïðîòèâëåíèåì, à òàêæå íåêîòîðîé èíäóêòèâíîñòüþ. Èçîáðàçèòå ñõåìû ýëåêòðè÷åñêèõÂîïðîñû, óïðàæíåíèÿ, çàäà÷è ê ãëàâàì 3 è 4203öåïåé, ýêâèâàëåíòíûõ êîíäåíñàòîðó è ñîäåðæàùèõ òîëüêî èäåàëüíûå ðåçèñòîð,êàòóøêó èíäóêòèâíîñòè è êîíäåíñàòîð.4.
(Ð) Èìååòñÿ îòðåçîê ïðîâîäà ðàäèóñîì ñå÷åíèÿ r0 è äëèíîé l >> r0 . Èçîáðàçèòå ñîñòàâëåííûé èç ïðîâîäà êîíòóð, èíäóêòèâíîñòü êîòîðîãî èìååò: à) íàèáîëüøåå çíà÷åíèå; á) íàèìåíüøåå çíà÷åíèå.5. (Ð) Ðåçèñòîð îáðàçîâàí ïóòåì íàìîòêè íà öèëèíäðè÷åñêèé êàðêàñ ïðîâîäà èçìàòåðèàëà ñ âûñîêèì óäåëüíûì ýëåêòðè÷åñêèì ñîïðîòèâëåíèåì. Ïðåäëîæèòåòàêîé ñïîñîá íàìîòêè, ïðè êîòîðîì èíäóêòèâíîñòü ðåçèñòîðà îêàçûâàåòñÿ ìèíèìàëüíîé.6.
Íà ðèñ. Â3.1 èçîáðàæåíû õàðàêòåðèñòèêè ëèíåéíîãî è íåëèíåéíîãî ðåçèñòîðîâ, êîíäåíñàòîðà è êàòóøêè èíäóêòèâíîñòè. Ïîñòðîéòå ñîîòâåòñòâóþùèå èì çàâèñèìîñòè r = u/i = f(i), C = q/u = f(u), L = y/i = f(i).Ðèñ. Â3.17. (Ð) Ïðåäëîæèòå ñïîñîá íàõîæäåíèÿ èíäóêòèâíîñòèêîíöåíòðè÷åñêîãî êàáåëÿ, ñå÷åíèå êîòîðîãî èçîáðàæåíîíà ðèñ. Â3.2, îñíîâàííûé íà ðàñ÷åòå ýíåðãèè ìàãíèòíîãîïîëÿ òîêà êàáåëÿ, ïðè äîïóùåíèè, ÷òî òîëùèíà îáîëî÷êè 1 êàáåëÿ âåñüìà ìàëà.8. Ðàññ÷èòàéòå èíäóêòèâíîñòü ïëîñêîãî êîíäåíñàòîðà ñ êðóãëûìè ïëàñòèíàìè ðàäèóñîì R = 1 ñì ïðè ðàññòîÿíèè ìåæäó íèìè d = 1 ìì.
Ïðèìèòå äîïóùåíèå, ÷òî òîê êîíäåíñàòîðà ðàñïðåäåëåí ìåæäó ïëàñòèíàìè ðàâíîìåðíî è íå âûõîÐèñ. Â3.2äèò çà ïðåäåëû öèëèíäðà, îáðàçîâàííîãî îáêëàäêàìè.9. Íàéäèòå òîê êîíäåíñàòîðà åìêîñòüþ C ïðè íàïðÿæåíèè íà åãî çàæèìàõ:à) Um sin (wt + yu); á) Um cos wt; â) kt; ã) U0 = const; ä) U0 e–at; å) U0 eat.10. Íàéäèòå íàïðÿæåíèå íà çàæèìàõ êîíäåíñàòîðà åìêîñòüþ C = 10–5 F, ó÷èòûâàÿ, ÷òî uC(0) = 20  è åãî òîê (â àìïåðàõ) ðàâåí à) 0,1 sin (314t + 30°);á) 0,2 cos 314t; â) 2e–10t; ã) 0,35et; ä) 0,1t; å) 2/(2 + t); æ) 1 – 2t.11.
Ðàññ÷èòàéòå íàïðÿæåíèå íà çàæèìàõ êàòóøêè èíäóêòèâíîñòüþ L = 0,1 Ãí,åñëè òîê (â àìïåðàõ) â íåé ðàâåí à) 10e–0,01t; á) 2t; â) 1,5 (1 – e–0,1t); ã) 3et;ä) 2 sin (314t + p/4); å) 3 2cos (314t – p/3); æ) 5×10–2e–0,01t sin 314t.12. Ðàññ÷èòàéòå òîê êàòóøêè èíäóêòèâíîñòüþ L = 0,2 Ãí ïðè iL(0) = 2 À è íàïðÿæåíèè (â âîëüòàõ) íà åå çàæèìàõ: à) 100å–2t; á) 220 2sin (314 – p/6); â) 127 2sin 314t;ã) 15å–0,02t sin (314t – p/2); ä) 100t; e) 20; æ) 2tå–0,2t.204Âîïðîñû, óïðàæíåíèÿ, çàäà÷è ê ãëàâàì 3 è 43.2.
Èñòî÷íèêè â ýëåêòðè÷åñêèõ öåïÿõÂÎÏÐÎÑÛ1. Êàêèì äîëæíî áûòü ñîîòíîøåíèå ìåæäó ñîïðîòèâëåíèåì râí èñòî÷íèêà ÝÄÑè ñîïðîòèâëåíèåì rí ïîäêëþ÷åííîé ê íåìó íàãðóçêè, ÷òîáû íàïðÿæåíèå íà çàæèìàõ èñòî÷íèêà ñëàáî çàâèñåëî îò òîêà íàãðóçêè?2. ×åìó ðàâíà âíóòðåííÿÿ ïðîâîäèìîñòü èäåàëüíîãî èñòî÷íèêà òîêà?3. Ïî÷åìó ñòðåìÿòñÿ ïðèìåíÿòü òàêèå èñòî÷íèêè ÝÄÑ, âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå êîòîðûõ èìååò êàê ìîæíî ìåíüøåå çíà÷åíèå?4.
(Î) Êàêîìó ðåæèìó ðàáîòû èñòî÷íèêà ÝÄÑ ñîîòâåòñòâóåòòî÷êà ïåðåñå÷åíèÿ åãî âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêè ñ îñüþ: à) àáñöèññ; á) îðäèíàò (ðèñ. Â3.3)?5. (Î) Êàêèå îïûòû ñëåäóåò ïîñòàâèòü è êàêèå âåëè÷èíû èçìåðèòü äëÿ íàõîæäåíèÿ âíóòðåííåãî ñîïðîòèâëåíèÿ èñòî÷íèêàÝÄÑ?Ðèñ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
