Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Режим роботи електричного кола.
Розглянемо основні режими роботи електричного кола. Режим холостого (неробочого) ходу. В цьому випадку і тому І = 0; U = E; U = 0; P1 = P2 = 0 i P = 0; = 1. Остання рівність пояснюється тим, що при холостому ході відсутні втрати потужності на внутрішньому опорі. Режим короткого замикання. Коротке замикання має місце при R = 0. Для цього режиму ; U = 0; U = E;; P2 = 0 i P = P1;. При короткому замиканні струм у колі досягає максимального значення. Режим узгодженого навантаження. Оскільки у двох розглянутих випадках корисна потужність Р2 = 0, то доцільно знайти умову, за якої ця потужність матиме максимальне значення. Зрозуміло, що ця потужність буде залежити від опору R за умови, що е.р.с. Е і внутрішній опір r будемо вважати незмінними. З цією метою з рівняння /4.5/ визначимо похідну і прирівнюємо її до нуля: або. Звідки виходить, що. Отже, потужність, що виділяється у зовнішньому навантаженні буде максимальною, коли опір навантаження дорівнює внутрішньому опору джерела. Такий режим роботи називають узгодженим режимом або режимом узгодженого навантаження. Очевидно, в цьому випадку будемо мати: ;;;; ; і. Режим узгодженого навантаження використовують у тих випадках, коли необхідно забезпечити максимально можливе значення вихідної потужності, не звертаючи увагу на величину к.к.д. Такі режими роботи бувають доцільними в електронних пристроях, для яких характерні невеликі рівні потужності. Електричні системи великої потужності, наприклад, системи енергопостачання, працюють в режимі, близькому до режиму холостого ходу, що забезпечує їх високий к.к.д. Графіки зміни Е,,, Р1,, і в залежності від струму І, тобто від режиму роботи, зображені на рис.4.2. 8.Види з’єднання резисторів. Послідовне сполучення резисторів При сполученні резисторів послідовно, їх еквівалентною схемою буде резистор з опором рівним сумі опору окремих резисторів: Паралельне сполучення резисторів При паралельному сполученні резисторів, обернена величина еквівалентного опору (провідність) дорівнює сумі обернених величин усіх опорів (провідностей). Змішане сполучення резисторів Схема складається з двох паралельно сполучених блоків, один з них складається з послідовно сполучених резисторів та , загальним опором , інший з резистора , загальна провідність буде становити .
Таким чином загальний опір можна обчислити за рівнянням. 9. Втрати напруги та потужності в проводах. Кожний приймач електричної енергії розрахований на відповідне номінальна напруга. Так як приймачі можуть перебувати на значних відстанях від живильних їх електростанцій, то втрати напруги в проводах мають важливе значення. Допустимі втрати напруги в проводах для різних установок не однакові, але не перевищують 4-6% номінальної напруги. На рис. наведена схема електричного кола, що складається з джерела електричної енергії, приймача і довгих з'єднувальних проводів. При проходженні по ланцюгу електричного струму I свідчення вольтметра U1, включеного до початку ліній, більше показань вольтметра U2, включеного в кінці ліній. Зменшення напруги в лінії в міру віддалення від джерела викликано втратами напруги в проводах лінії Ui = U1-U2 і чисельно дорівнює падіння напруги. Відповідно до закону Ома, падіння напруги в проводах лінії дорівнює добутку струму в ній на опір проводів: Uii = I * R тоді Ui = U1-U2 = Uii = - опір проводів лінії. Потужність втрат в лінії можна визначити двома способами: Pi = Ui * I = (U1-U2) * I або Pii = I * R Зменшити втрати напруги і втрати потужності в лінії електропередачі можна зменшуючи силу струму в проводах або збільшуючи переріз проводів з метою зменшення їх опору. Силу струму в проводах можна зменшити збільшуючи напругу на початку лінії. ККД лінії електропередачі визначається відношенням потужності, віддається електроприймачів, до потужності, що поступає в лінію, або відношенням напруги в кінці лінії до напруги на її початку. 10. Баланс потужності. В колах змінного струму використовується поняття 4-х видів потужності - миттєвої р, повної S, активної P та реактивної Q, S, P, Q пов’язані між собою як сторони прямокутного трикутника: . Робота електричних кіл характеризується параметром коефіцієнт потужності cos j: . Коефіцієнт потужності показує ступінь використання споживачем потужності джерела (генератора). Найбільш повне використання потужності генераторів електростанцій можливе при роботі генераторів з номінальною напругою, номінальним струмом і cosj=1. Якщо джерело працює з постійною напругою (U-const), але змінним cosj, то , . Тобто зі зменшенням cosj струм, споживаний навантаженням, збільшується. В результаті: - збільшуються невиробничі втрати потужності генераторів; - збільшується пожежна небезпека. Засоби підвищення cosj: - обмеження роботи двигунів без навантаження; - відповідність потужності двигуна потужності навантаження; - перемикання обмотки статора на “зірку” при зменшенні навантаження; - застосування компенсаторів, що підвищують cosj. Ємність компенсуючого конденсатора, необхідна для підвищення cosj від cosj1 до cosj2: . 11. Закон Кірхгофа. Перший встановлює зв'язок між сумою струмів, спрямованих до вузла електричного з'єднання (додатні струми), і сумою струмів, спрямованих від вузла (від'ємні струми). Згідно з цим законом алгебраїчна сума струмів, що збігаються в будь-якій точці розгалуження провідників, дорівнює нулю. Другий закон Кірхгофа встановлює зв'язок між сумою електрорушійних сил і сумою падінь напруги на резисторах замкненого контуру електричного кола. Згідно з цим законом алгебраїчна сума миттєвих значень електрорушійної сили всіх джерел напруги у будь-якому контурі електричного кола дорівнює алгебричній сумі миттєвих значень падінь напруги на всіх резисторах того самого контуру. 12. Лінійні та нелінійні електричні кола. Електромагнітний пристрій з фізичними процесами, що протікають в ньому та в оточуючому його просторі в теорії електромагнітних кіл замінюють деяким розрахунковим еквівалентом - електричним колом.
В автоматиці, електроніці та радіотехніці широко застосовуються елементи електричних кіл, які характеризуються нелінійною залежністю між струмом і напругою U = / (/). Електричне коло, в яке входять нелінійні елементи, називається нелінійним. Нелінійну вольт-амперну характеристику мають електровакуумні прилади (див. рис. 2.5, а), фотоелементи (див. рис. 2.5, б), газорозрядні прилади (див. рис. 2.6, 2.7), напівпровідникові прилади (див. рис. 2.11). Велику групу нелінійних елементів становлять нелінійні опори: терморезистори, варистори, баретери та ін. У цьому розділі розглянуто принцип: розрахунку електричних кіл з нелінійними елементами на основі їхніх вольт-амперних характеристик.
13. Визначення магнітного поля. Магнітна індукція та потік. Магні́ тне по́ ле — складова електромагнітного поля, за допомогою якої здійснюється взаємодія між рухомими електрично зарядженими частинками. Магнітне поле - складова електромагнітного поля, яка створюється змінним у часі електричним полем, рухомими електричними зарядами або спінами заряджених частинок. Магнітне поле спричиняє силову дію на рухомі електричні заряди. Нерухомі електричні заряди з магнітним полем не взаємодіють, але елементарні частинки з ненульовим спіном, які мають власний магнітний момент, є джерелом магнітного поля і магнітне поле спричиняє на них силову дію, навіть якщо вони перебувають у стані спокою. Магнітне поле утворюється, наприклад, у просторі довкола провідника, по якому тече струм або довкола постійного магніту. Магнітне поле є векторним полем, тобто з кожною точкою простору пов'язаний вектор магнітної індукції який характеризує величину і напрям магнітого поля у цій точці і може мінятися з плином часу. Поряд з вектором магнітної індукції , магнітне поле також описується вектором напруженості . У вакуумі ці вектори пропорційні між собою: , де k - константа, що залежить від вибору системи одиниць. В системі СІ, - так званій магнітній проникності вакууму. Деякі системи одиниць, наприклад СГСГ, побудовані так, щоб вектори індукції та напруженості магнітного поля тотожно дорівнювали один одному: . Однак у середовищі ці вектори є різними: вектор напруженості описує лише магнітне поле створене рухомими зарядами (струмами) ігноруючи поле створене середовищем, тоді як вектор індукції враховує ще й вплив середовища: [1] де - вектор намагніченості середовища. Магнітний потік — потік вектора магнітної індукції. Магнітний потік позначається зазвичай грецькою літерою Φ, вимірюється у системі СІ у веберах, у системі СГСМ одиницею вимірювання магнітного потоку є максвел: магнітний потік поля величиною 1 гаус через сантиметр квадратний площі. Магнітний потік через нескінченно маленьку площадку dS визначається як де B — значення індукції магнітного поля, θ — кут між напрямком поля й нормаллю до поверхні. У векторній формі . Магнітний потік псевдоскалярна величина. Зазвичай магнітний потік обраховується через поверхню, обмежену певним контуром, наприклад, контуром, який утворюють провідники зі струмом. Оскільки в різних точках поверхні магнітна індукція різна, то проводиться інтегрування Магні́ тна інду́ кція — векторна фізична величина, основна характеристика величини і напрямку магнітного поля. Вектор магнітної індукції зазвичай позначають латинською літерою . У системі СГС магнітна індукція поля вимірюється в гаусах (Гс), в системі СІ — в теслах (Тл). Магнітна індукція пов'язана з напруженістю магнітного поля , що характеризує магнітне поле в середовищі: , де — магнітна проникність. 14. Абсолютна та відносна магнітна проникність. Магнітна проникність — характеристика магнітних властивостей матеріалу, в якому магнітна індукція лінійно залежить від напруженості магнітного поля. Найчастіше позначається грецькою літерою . Термін запропонував у вересні 1885 року Олівер Хевісайд. В системі СІ магнітна проникність є безрозмірною величиною. В порожнечі магнітна проникність має значення - магнітна константа або " магнітна проникність вільного простору", і має точне (визначене)[1] значення Н·A-2. Відносна магнітна проникність В системі СІ вводиться також відносна магнітна проникність, інколи позначається символом , є відношення проникності певного середовища до проникності вільного простору (магнітної константи ) В термінах відносної магнітної проникності магнітна сприйнятливість можна записати у вигляді: де - безрозмірна величина, іноді йменується об'ємометрична або підкладочна сприйнятність, щоб відрізнити її від -ф магнітомасової або специфічної сприйнятності. Тоді буде молярною або молярномасовою сприйнятністю.
|