13

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра автоматики

и электротехники

Опд.Ф.04 электротехника и электроника

Методические указания

к практическим занятиям по дисциплине

Специальность

120302 – Земельный кадастр

Уфа 2012

УДК 378.147:621.3

ББК 74.58:31.2

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета З и ЛХ (протокол № _9_ от _27 июня_2011 г.)

Составитель: старший преподаватель Толмачева Л.Р.

Рецензент: профессор кафедры электрических машин и электрооборудования Аипов Р.С.

Ответственный за выпуск: заведующий кафедрой автоматики и электротехники к.т.н., доцент Галимарданов И.И.

Оглавление

1	Анализ и расчет линейных электрических цепей постоянного тока	4
2	Анализ неразветвленных цепей синусоидального тока и определение параметров схем замещения. Векторные диаграммы, треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей	15
3	Анализ цепей синусоидального переменного тока с параллельным соединением ветвей	22
4	Расчет трехфазных цепей при различных способах соединения приемников. Анализ цепи при симметричных и несимметричных режимах работы	28
5	Электрические измерения и приборы	34
	Библиографический список	39

1 Анализ и расчет линейных электрических цепей постоянного тока

1.1 Теоретические сведения

Электрическая цепь представляет собой совокупность электротехнических устройств, создающих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых описываются уравнениями с учетом понятий об электродвижущей силе, электрическом токе и электрическом напряжении.

Основными элементами электрической цепи (рисунок 1.1) являются источники и потребители электрической энергии.

Рисунок 1.1 Основные элементы электрической цепи

В качестве источников электрической энергии постоянного тока широко распространены генераторы постоянного тока и гальванические элементы.

Источники электрической энергии характеризуются ЭДС Е, которую они развивают, и внутренним сопротивлением R₀.

Потребителями электрической энергии являются резисторы, электрические двигатели, электролизные ванны, электрические лампы и т. д. В них электрическая энергия преобразуется в меха­ническую, тепловую, световую и др. В электрической цепи за по­ложительное направление ЭДС Е принимается направление, совпадающее с силой, действующей на положительный заряд, т.е. от «–» источника к «+» источника питания.

При расчетах электрических цепей реальные источники электрической энергии заменяются схемами замещения.

Схема замещения источника ЭДС содержит ЭДС Е и внутреннее сопротивление R₀ источника, которое много меньше сопротивления R_н потребителя электроэнергии (R_н >> R₀). Часто при расчетах внутреннее сопротивление источника ЭДС приравнивают к нулю.

Для участка цепи, не содержащего источник энергии (например, для схемы рисунок 1.2, а), связь между током I и напряжением U₁₂ определяется законом Ома для участка цепи:

I = , (1.1)

где φ₁ и φ₂ – потенциалы точек 1 и 2 цепи;

U₁₂ = φ₁ – φ₂ – напряжение (разность потенциалов) между точками 1 и 2 цепи;

Σ R – сумма сопротивлений на участке цепи;

R₁ и R₂ – сопротивления участков цепи.

а

б

Рисунок 1.2 Электрическая схема участка цепи: а – не содержащая источник энергии; б – содержащая источник энергии

Для участка цепи, содержащей источник энергии (рисунок 1.2, б), закон Ома запи­сывают в виде выражения

I = , (1.2)

где Е – ЭДС источника энергии;

Σ R = R₁ + R₂ – арифметическая сумма сопротивлений участков цепи;

R₀ – внутреннее сопротивление источника энергии.

Взаимосвязь между всеми видами мощностей в электрической цепи (баланс мощностей) определяется из уравнения:

ΣР₁ = ΣР₂ + ΣР_п, (1.3)

где ΣР₁ = ΣЕI – алгебраическая сумма мощностей ис­точников энергии;

ΣР₂ – алгебраическая сумма мощностей потребителей (полезная мощность) (Р₂ = UI);

ΣР_п = ΣI²R₀ – суммарная мощность, обусловленная потерями в сопротивлениях источника.

Резисторы, а также сопротивления других электротехнических устройств являются потребителями электрической энергии. Ба­ланс мощностей определяется законом сохранения энергии, при этом в любой замкнутой электрической цепи алгебраическая сумма мощностей источников энергии равна алгебраической сум­ме мощностей, расходуемых потребителями электрической энер­гии.

Коэффициент полезного действия установки определяется отношением

η = . (1.4)

При расчетах неразветвленных и разветвленных линейных электрических цепей постоянного тока могут быть использованы различные методы, выбор которых зависит от вида электрической цепи.

При расчетах сложных электрических цепей во многих случаях целесообразно производить их упрощение путем свертывания, заменяя отдельные участки цепи с последовательным, параллель­ным и смешанным соединениями сопротивлений одним эквива­лентным сопротивлением с помощью метода эквивалентных преобразований (метода трансфигураций) электрических цепей.