Законы электрических цепей постоянного тока 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Законы электрических цепей постоянного тока



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ОДЕССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРИ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

для студентов ОКР «бакалавр»

направления подготовки «Строительство»

Одеса-2009

УТВЕРЖДЕНО

УЧЕНЫМ СОВЕТОМ ФАКУЛЬТЕТА

„СТРОИТЕЛЬСТВА”

Протокол №8 от 4 июня 2009 г.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к печати на заседании кафедри физики ОГАСА, протокол №6 от 5 мая 2009г.

Составители: канд.физ.-мат.наук, доц. Белоус И.М.,

ст. преподаватель Тигарева Т.Г.

РЕЦЕНЗЕНТЫ: канд. физ.-мат.наук, доцент кафедры экспериментальной физики ОНУ им..И.И. Мечникова Ю.А. Ницук,

канд.физ.-мат.наук, доц.. кафедры ФТТ та ТЭ ОНУ им.. И.И. Мечникова Н.В. Маслеева.

 

 

Ответственный за выпуск: зав. каф. физики ОГАСА

доц.Писаренко А.Н.

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

По ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

 

ЛЕКЦИЯ 1.

Введение

1. Предварительные сведения.

Важнейшими понятиями электротехники являются электрический

ток, напряжение и электрическое сопротивление. Эти понятия подробно рассматривались в курсе физики, однако, не лишним будет напомнить следующие определения:

- электрическим током называетсяупорядоченное движение электрических зарядов;

- напряжением (падением напряжения) на однородном участке цепи называется разность потенциалов электрического поля на концах этого участка;

- электрическим сопротивлением (или просто - сопротивлением) называется величина, зависящая от формы и размеров проводника, а также от свойств материала, из которого он сделан. Понятие сопротивления вытекает из экспериментально установленного Георгом Омом закона, согласно которому

сила тока, текущего в проводнике, пропорциональна падению напряжения на этом проводнике: .

Коэффициент пропорциональности называется электрической проводимостью, а обратная проводимости величина R – сопротивлением проводника.

Основной характеристикой электрического тока является сила тока (в электротехнике принято говорить просто «ток»). Таким образом, ток в электротехнике – это, с одной стороны, физическое явление, а с другой стороны – характеристика этого явления.

Принятые обозначения силы тока:

I – для фиксированных значений тока,

i(t) - для зависящих от времени значений тока.

Электрический ток по характеру его изменения подразделяется на постоянный и переменный.

Постоянным называется ток, не изменяющийся во времени. Ток, который изменяется с течением времени, называется переменным.

Аналогично, не изменяющееся с течением времени напряжение называется постоянным (U), а изменяющееся – переменным (u).

Применяемыев электротехнике понятия электрической энергии, мощности, частоты электрического тока, а также электроемкости и индуктивности проводника были введены в курсе физики, поэтому не будем повторяться.

 

2. Единицы измерения электротехнических величин.

 

Физическая величина и ее обозначение Единицы измерения Обозначение Примечание
Электрический ток, I, i(t) Ампер, миллиампер А мА(mA) i –переменное значение, I –постоянное значение мА=10-3А
Напряжение,U, u Вольт В (V) мВ (mV) кВ (кV)   мВ=10-3В  
Сопротивление активное, R Ом Ом, кОм, Ω  
реактивное, X кОм=103Ом
полное, Z  
Мощность активная, Р Ватт Вт (кВт) кВт=103 Вт
реактивная,Q Вольт-Ампер реактивный ВАр (кВАр) кВАр=103 ВАр
полная, S Вольт-ампер ВА (кВА) кВА=103 ВА
Электрическая энергия Ватт-час Вт-ч (W-h) кВт-ч кВТ-ч=103 Вт-ч
Частота электрического тока,f Герц Гц (Hz), кГц(кHz)   кГц=103Гц
Электроемкость,С Фарада, микрофарада Ф (F) мкФ (μF)   мкФ=10-6 Ф
Индуктивность, L Генри, миллигенри Гн (Н), мГн (mH)   мГн=10-3 Гн

 

Разделы электротехники, изучаемые в настоящем курсе:

- цепи постоянного тока;

- цепи переменного тока;

- трехфазные цепи.

Определения.

Законы электрических цепей постоянного тока подробно изучаются в школьном и вузовском курсах физики, поэтому в данном учебном пособии излагаются кратко. Приведем лишь некоторые определения и формулировки основных законов.

Узлом электрической цепи называетсяточка, в которой соединяется не менее трех проводников. Однородный участок цепи – это такой участок, на котором не действуют сторонние силы.

Эквивалентным сопротивлением участка цепи называется сопротивление, которым можно заменить все сопротивления рассматриваемого участка, при этом параметры других участков цепи не изменятся.

 

Основные законы.

Закон Ома для участка цепи:

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна его эквивалентному сопротивлению.

(1.1)

Закон Ома для полной цепи:

Сила тока прямо пропорциональна электродвижущей силе (э.д.с.) источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению этой цепи: . (1.2)

Здесь r – внутреннее сопротивление источника тока.

 

Рассчитать электрическую цепь – значит определить токи и падения напряжения на всех ее участках. Часто при расчете электрических цепей применяют законы Кирхгофа.

1-й закон Кирхгофа: Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле электрической цепи, равна нулю:

ΣIk = 0 (1.3)

При этом токи, входящие в узел, и выходящие из него, берутся с разными знаками.

Другая формулировка этого закона: Сумма входящих в узел токов равна сумме токов, выходящих из него.

2-й закон Кирхгофа: Алгебраическая сумма э.д.с., входящих в замкнутый контур, равна сумме падений напряжений на элементах этого контура:

ΣЕk = ΣUk (1.4)

 

При этом э.д.с., совпадающие по направлению с обходом контура, берутся со знаком «+», а противоположного направления – со знаком «-».

 

Закон баланса мощности электрической цепи: Алгебраическая сумма мощностей, генерируемых источниками напряжения, равна сумме мощностей, потребляемых приемниками электрической энергии:

 

ΣРист= ΣРпр (1.5)

 

Закон баланса мощности являются универсальным инструментом, с помощью которого можно проверить правильность расчета электрической цепи.

 

1.3.2

Последовательное соединение элементов изображено на рис.1.1.

Цепь, через все элементы которой протекают один и тот же ток, называется неразветвленной.

Эквивалентное сопротивление последовательно соединенных элементов равно сумме сопротивлений этих элементов:

Rэкв= ΣRk , (1.6)

 

или: Rэкв=R1 + R2 +…+ Rk (1.7)

 

Падение напряжения на любом из k элементов может быть найдено по формуле:

Uk=I· Rk ( 1. 8 )

 
 


а) б)

Рис.1.1 Схема последовательного соединения (а)

и ее эквивалентная схема (б)

 

Применив 2-й закон Кирхгофа и закон баланса мощности, можно проверить правильность расчета электрической цепи с

последовательным соединением элементов. Должны выполняться соотношения (1.4) и (1.5) в следующем виде:

Uист = ΣUк =U1 + U2 +…+Uk (1.9)

и

Рист =I·Uист= ΣРпр к = Р12+…+Рk (1.10)

здесь Рпр к= Ik2·Rk - мощность, потребляемая k-тым приемником;

 

Рист мощность источника тока.

ЛЕКЦИЯ 2.

 

1.3.4 Преобразование «треугольник» - «звезда».

На рис. 1.5 показана одна из разновидностей мостовых схем, называемая четырехплечий мост или мост Уитстона. Ни одну пару сопротивлений в этой схеме нельзя квалифицировать как последовательно или параллельно включенные. Следовательно, к ней неприменимы основные правила нахождения эквивалентных сопротивлений. Расчет эквивалентного сопротивления схем такого типа осуществляется методом эквивалентных преобразований.

При эквивалентном преобразовании часть цепи заменяется новыми элементами с другим их соединением. При этом сопротивления новых элементов должны быть такими, чтобы проведенная замена не привела к изменению распределения токов и напряжений в участках цепи, не подвергшихся изменениям. В этом случае новую цепь можно считать эквивалентной старой.

Рассмотрим одно из широко распространенных эквивалентных преобразований - преобразование "треугольник - звезда". Участок цепи .,ограниченный узлами В, С, D (рис. 1.4, слева), заменяется новыми элементами соединенными по схеме

"трехлучевая звезда" и подключенными к тем же точкам исходной цепи В, С, D (рис. 1.4, справа); при этом в новой схеме, называемой схемой замещения, добавляется еще один узел - Е.

 
 

 


Рис. 1.4

Применим это преобразование для расчета эквивалентного сопротивления четырехплечего моста. Заменим резисторы R3, R4и R5, включенные "треугольником" между узлами В, С и D (выделенная область на рис. 1.5), новыми резисторами RB,RC,RD, соединенными в трехлучевую звезду (выделенная область на рис. 1.6. В результате замены элементов ток, вытекающий из узла В, и токи, втекающие в узлы С и D (токи IB, ICи IDсоответственно), не должны измениться. Это значит, что не должна измениться проводимость схемы между узлами В-С, B-D и C-D.

 


Рис. 1.5 Рис.1.6

 

Рассмотрим проводимость обеих схем между узлами В-С. В исходной схеме эта проводимость осуществляется по двум каналам протекания тока: через резистор RA (его проводимость равна ) и через цепочку резисторов (её проводимость равна ).

Суммарная проводимость обоих каналов составляет . В схеме замещения проводимость между этими же узлами осуществляется по цепочке резисторов RB RC и равна . Проводимости в обеих схемах должны быть равными.

Аналогично рассматриваются проводимости в обеих схемах между узлами B-D и C-D. В итоге получаем систему из трех линейных уравнений с тремя неизвестными, которую можно разрешить относительно RB, RC, RD, т.е. выразить последние через R3, R4,R5:

=> (1.24)

 

Рассчитанная таким образом схема замещения по своим свойствам эквивалентна исходной схеме. Расчет эквивалентного сопротивления схемы замещения не представляет труда.

Заменим последовательную цепочку R1RC на один резистор R1C, сопротивление которого равно сопротивлению этой цепочки, т.е.R1+Rc. Аналогично заменим цепочку R2RD один резистор R2D, сопротивление которого равно R2+RD. В схеме теперь можно выделить два параллельных элемента: R1Cи R2RD. Заменим этот фрагмент схемы одним резистором R 1C2D . Эквивалентное сопротивление находится из уравнения

 

(1.25)

 

т.е. . (1.26)

Теперь наша схема свелась к последовательному соединению элементов RB и R1C2D.

Окончательно получаем

 

(1.27)

 

 

2. ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

 

Предварительные сведения. Параметры переменного тока.

В электрических цепях, электро-, радио- и других установках

широко применяются периодически изменяющиеся электродвижущие силы (э.д.с.), напряжения и токи. В электротехнике переменным током принято называть ток, изменяющий по закону:

 

i = Imaxsin(ωt + φ0i) (2.1)

 

Аналогично, переменным напряжением называют напряжение, изменяющееся по закону:

 

u = Umaxsin(ωt + φ0u) (2.2)

 

Здесь Imax и Umax – максимальные (или амплитудные) значения тока и напряжения соответственно, i и u – их мгновенные значения, φ0u, φ0i – начальная фаза колебания напряжения и тока,

- циклическая частота,

=2 f,

f - частота переменного тока, равная числу полных колебаний в 1с.

f = (2.3)

Здесь Т – период колебания.

В европейских странах в качестве стандарта частоты принята частота f = 50 Гц, в США и Японии стандарт частоты f = 60 Гц. Такие частоты обеспечивают получение оптимальных частот вращения электродвигателей переменного тока и отсутствие заметного для глаза мигания осветительных ламп накаливания. Следует отметить, что иногда бывает оправданным применение электротехнических устройств повышенной или пониженной частоты.

Графики переменного тока и переменного напряжения изображены на рис. 2.1.

 


Рис.2.1

Синусоидальный ток, так же как и постоянный, используется для совершения какой-либо работы, при этом электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии (механическую, тепловую, и т.д.). Для того чтобы количественно оценить синусоидальный ток, используют значение постоянного тока, эквивалентного синусоидальному по совершаемой работе. Таким образом, вводится понятие действующего значения переменного тока.

Действующим значением переменного синусоидального тока называется значение такого постоянного тока, при прохождении которого в одном и том же резисторе сопротивлением R за время одного периода Т выделяется столько же теплоты, сколько и при прохождении синусоидального тока.

При синусоидальном токе i = Imaxsinωt количество теплоты, выделяемое в резисторе R за время Т, согласно закону Джоуля-Ленца

Q~ = , (2.4)

При постоянном токе количество теплоты, выделяемое за время Т

Q = I2RT (2.5)

 

Согласно определению, Q~ = Q, тогда

(2.6)

Вычислим интеграл:

(2.7)

 

Подставив (2.7) в (2.6), получим: = ,

или: действующее значение синусоидального переменного тока

(2.8)

 

Аналогично, действующее значение синусоидального напряжения

 

(2.9)

Таким образом, действующие значения синусоидальных величин в раз меньше их амплитудных значений.

Электроизмерительные приборы всегда показывают действующие значения тока и напряжения. Зная их, всегда можно вычислить амплитудные значения. Так, например, если вольтметр показывает 220В синусоидального напряжения, то амплитуда такого напряжения равна 220 = 311 В.

 

Векторные диаграммы.

Производить операции над синусоидальными величинами, изменяющимися с одинаковой частотой (например, складывать или вычитать, умножать на число, большее нуля), гораздо проще, если изображать их в виде векторов.

На векторной диаграмме синусоидальные функции условно представляются в виде векторов, длины которых в масштабе соответствуют действующим значениям этих функций. Углы между векторами равны разностям фаз соответствующих функций.

Направление одного из векторов (так называемого опорного вектора) выбирается произвольно. При этом порядок следования векторов (отставание, опережение) определяется при мысленном вращении диаграммы против часовой стрелки. Как уже говорилось, на векторных диаграммах токов и напряжений положительная разность фаз (φ >0) означает, что ток отстает от напряжения, и наоборот.

 

 

Пример 1. Построить векторную диаграмму: U=20 В,I=15 мА,

φ= - 450

Последовательность действий:

1. Выбираем масштаб тока и напряжения (независимо друг от друга). Указывать масштаб можно разными способами, например, так:

МU: 0,5 ; МI: 0,6 ;

или графически: 5 В 3 мА

 
 


2. Выбираем опорный вектор, определяем его длину в масштабе. Откладываем разность фаз по часовой или против часовой стрелки в зависимости от знака разности фаз φ.

3. Чертим другой вектор в соответствующем масштабе и под углом φ к опорному вектору.

 

 
 

 

 


Рис. 2.2

 

Пример 2. По некоторому участку цепи протекают токи: I1=60 мА,

I2=40 мА, I3=90 мА

Разности фаз токов с напряжением соответственно равны: φ1 = 900,

φ2 = 00,

φ3 = -900.

Чему равен результирующий ток?

 

Решение:

Построим векторную диаграмму, то есть сложим векторы токов:

= + +

В качестве опорного выбираем вектор , одинаковый для всех токов. При сложении векторов каждый следующий вектор проводится из конца предыдущего. Результирующим является вектор, проведенный из начала первого в конец последнего вектора. (Рис.2.3)

Масштаб: 10 мА

 


 

Рис. 2.3

Рядом с чертежом необходимо указать масштаб. Величину результирующего тока I определяют с помощью линейки и указанного масштаба. В данном случае, так как углы между векторами составляют 900, величину тока I можно найти по теореме Пифагора: I = = = 50 (мА)

Результирующий ток I опережает напряжение U на угол φ < 0.

 

Резистивный элемент.

Резистивный элемент условно обозначается на схемах следующим

 
 
R


образом:. R – активное сопротивление резистивного элемента. Единица измерения сопротивления – Ом; кОм. Важное свойство резистивного элемента: разность фаз тока и напряжения на резистивном элементе равна нулю: φ = 0. Это иллюстрируется векторной диаграммой:

 

Резистивный элемент является активным элементом цепи: на нем происходят необратимые преобразования энергии электрического тока в другие виды энергии (например, механическую, тепловую, энергию излучения). В электрические цепи эта энергия не возвращается.

 

 

Рис.2.4. Графики тока и напряжения при φ = 0

2.3.2. Емкостный элемент.

Емкостный элемент условно обозначается на схемах

Конструктивно емкостный элемент (конденсатор) представляет собой две пластины, выполненные из проводящего материала, разделенные тонким слоем диэлектрика. Основная характеристика емкостного элемента С – электроемкость конденсатора. Единица измерения электроемкости – Ф (фарада). На практике чаще используются 1мкФ (микрофарада, равная 10 Ф) и пикофарада (10 Ф).

Несмотря на то, что пластины конденсатора разделены диэлектриком, при переменном напряжении ток в цепи с конденсатором существует. Емкостный элемент оказывает сопротивление переменному току. Это сопротивление обозначается Хс и называется емкостным сопротивлением. Это сопротивление зависит от частоты переменного тока f (обратно пропорционально частоте):

(2.11)

 

Из формулы (2.11) видно, что когда f , то есть при постоянном напряжении, , поэтому в цепях постоянного тока наличие конденсатора вызывает разрыв цепи, т. е. ток отсутствует.

На емкостном элементе разность фаз тока и напряжения φC = -900, то есть напряжение отстает от тока на четверть периода.

 

Рис.2.5 Графики тока и напряжения при φ = -900

Векторная диаграмма для емкостного элемента выглядит так:

 

Индуктивный элемент.

Индуктивностью L теоретически обладают все проводники с током. Но во многих случаях эта индуктивность так мала, что ею можно пренебречь. У катушек и обмоток, состоящих из большого количества витков провода, индуктивность достигает значительной величины.

ЛЕКЦИЯ 3.

 

2.2.3.2. Реальный индуктивный элемент.

 

Реальный индуктивный элемент на схемах иногда обозначается так:

 

 
 

 

 


Следует отметить, что разделение на R и L – условное, оно лишь подчеркивает, что реальный индуктивный элемент – это катушка из провода, у которого есть активное сопротивление.

Полное сопротивление реального индуктивного элемента определяется формулой:

, (2.13)

 

где Rк- активное сопротивление элемента, ХL – индуктивное сопротивление.

Разность фаз тока и напряжения на реальном индуктивном элементе положительна (ток отстает от напряжения) и может быть рассчитана по формуле:

(2.14)

 

Векторная диаграмма для реального индуктивного элемента выглядит так:

 
 

 

 


 

Элементов.

 
 


 

 

Рис. 2.7

Рассмотрим цепь, изображенную на рис.2.7. К этой цепи, состоящей из последовательно соединенных активного, индуктивного и емкостного элементов, подводится переменное напряжение U заданной частоты f. Рассчитаем эту цепь.

 

2.4.1. Последовательность расчета:

1) находим полное сопротивление (импеданс) участка цепи, содержащего последовательно соединенные элементы R, L, C

(2.15)

2) находим разность фаз тока и напряжения

(2.16) Из формулы (2.15) следует, что можно моделировать cопротивление цепи в виде треугольника, у которого катеты равны R и (ХLС), а гипотенуза равна полному сопротивлению Z.

«Треугольник сопротивлений»:

 

Угол между катетом R и гипотенузой Z соответствует разности фаз φ.

tgφ = (2.17)

 

Из формулы (2.16) следуют частные случаи: разность фаз тока и напряжения:

· на активном элементе φR = 0;

· на идеальном индуктивном элементе φL= 900;

· на емкостном элементе φC= -900.

3) находим ток в цепи, используя закон Ома: I=

4) находим напряжения на отдельных элементах, также применяя закон Ома:

UR =I ; UL=I ; UC=I .

 

Примечание: Реальный индуктивный элемент является частным случаем рассмотренной выше цепи (последовательное соединение R и L, ХС=0)

В цепях переменного тока закон Ома выражается совокупностью соотношений:

I = (а)

(2.18)

(б)

Соотношение (б) определяет разность фаз U и I.

Резонанс напряжений.

Состояние цепи с последовательным соединением э лементов, при котором разность фаз тока и напряжения равна нулю, называется резонансом напряжений.

В этом случае нагрузка является чисто активной. При резонансе напряжений φ = 0 и = . Состояние резонанса напряжений возникает, если ХLС, так как тогда I ·ХL= I ·ХС, и, следовательно = .

В этом случае реактивные составляющие напряжения и могут достигать очень больших значений, но в сумме они дают нуль.

Разность фаз и равна 1800, то есть они действуют в противофазах (см. рис. 2.9).

 
 

 

 


 

 

Рис. 2.9

Полное сопротивление цепи в этом случае рано активному сопротивлению: Z = R, а ток I = , как и в цепях постоянного тока.

 

ЛЕКЦИЯ 6.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ОДЕССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРИ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

для студентов ОКР «бакалавр»

направления подготовки «Строительство»

Одеса-2009

УТВЕРЖДЕНО

УЧЕНЫМ СОВЕТОМ ФАКУЛЬТЕТА

„СТРОИТЕЛЬСТВА”

Протокол №8 от 4 июня 2009 г.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к печати на заседании кафедри физики ОГАСА, протокол №6 от 5 мая 2009г.

Составители: канд.физ.-мат.наук, доц. Белоус И.М.,

ст. преподаватель Тигарева Т.Г.

РЕЦЕНЗЕНТЫ: канд. физ.-мат.наук, доцент кафедры экспериментальной физики ОНУ им..И.И. Мечникова Ю.А. Ницук,

канд.физ.-мат.наук, доц.. кафедры ФТТ та ТЭ ОНУ им.. И.И. Мечникова Н.В. Маслеева.

 

 

Ответственный за выпуск: зав. каф. физики ОГАСА

доц.Писаренко А.Н.

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

По ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

 

ЛЕКЦИЯ 1.

Введение

1. Предварительные сведения.

Важнейшими понятиями электротехники являются электрический

ток, напряжение и электрическое сопротивление. Эти понятия подробно рассматривались в курсе физики, однако, не лишним будет напомнить следующие определения:

- электрическим током называетсяупорядоченное движение электрических зарядов;

- напряжением (падением напряжения) на однородном участке цепи называется разность потенциалов электрического поля на концах этого участка;

- электрическим сопротивлением (или просто - сопротивлением) называется величина, зависящая от формы и размеров проводника, а также от свойств материала, из которого он сделан. Понятие сопротивления вытекает из экспериментально установленного Георгом Омом закона, согласно которому

сила тока, текущего в проводнике, пропорциональна падению напряжения на этом проводнике: .

Коэффициент пропорциональности называется электрической проводимостью, а обратная проводимости величина R – сопротивлением проводника.

Основной характеристикой электрического тока является сила тока (в электротехнике принято говорить просто «ток»). Таким образом, ток в электротехнике – это, с одной стороны, физическое явление, а с другой стороны – характеристика этого явления.

Принятые обозначения силы тока:

I – для фиксированных значений тока,

i(t) - для зависящих от времени значений тока.

Электрический ток по характеру его изменения подразделяется на постоянный и переменный.

Постоянным называется ток, не изменяющийся во времени. Ток, который изменяется с течением времени, называется переменным.

Аналогично, не изменяющееся с течением времени напряжение называется постоянным (U), а изменяющееся – переменным (u).

Применяемыев электротехнике понятия электрической энергии, мощности, частоты электрического тока, а также электроемкости и индуктивности проводника были введены в курсе физики, поэтому не будем повторяться.

 

2. Единицы измерения электротехнических величин.

 

Физическая величина и ее обозначение Единицы измерения Обозначение Примечание
Электрический ток, I, i(t) Ампер, миллиампер А мА(mA) i –переменное значение, I –постоянное значение мА=10-3А
Напряжение,U, u Вольт В (V) мВ (mV) кВ (кV)   мВ=10-3В  
Сопротивление активное, R Ом Ом, кОм, Ω  
реактивное, X кОм=103Ом
полное, Z  
Мощность активная, Р Ватт Вт (кВт) кВт=103 Вт
реактивная,Q Вольт-Ампер реактивный ВАр (кВАр) кВАр=103 ВАр
полная, S Вольт-ампер ВА (кВА) кВА=103 ВА
Электрическая энергия Ватт-час Вт-ч (W-h) кВт-ч кВТ-ч=103 Вт-ч
Частота электрического тока,f Герц Гц (Hz), кГц(кHz)   кГц=103Гц
Электроемкость,С Фарада, микрофарада Ф (F) мкФ (μF)   мкФ=10-6 Ф
Индуктивность, L Генри, миллигенри Гн (Н), мГн (mH)   мГн=10-3 Гн

 

Разделы электротехники, изучаемые в настоящем курсе:

- цепи постоянного тока;

- цепи переменного тока;

- трехфазные цепи.

ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Определения.

Законы электрических цепей постоянного тока подробно изучаются в школьном и вузовском курсах физики, поэтому в данном учебном пособии излагаются кратко. Приведем лишь некоторые определения и формулировки основных законов.

Узлом электрической цепи называетсяточка, в которой соединяется не менее трех проводников. Однородный участок цепи – это такой участок, на котором не действуют сторонние силы.

Эквивалентным сопротивлением участка цепи называется сопротивление, которым можно заменить все сопротивления рассматриваемого участка, при этом параметры других участков цепи не изменятся.

 

Основные законы.

Закон Ома для участка цепи:

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна его эквивалентному сопротивлению.

(1.1)

Закон Ома для полной цепи:

Сила тока прямо пропорциональна электродвижущей силе (э.д.с.) источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению этой цепи: . (1.2)

Здесь r – внутреннее сопротивление источника тока.

 

Рассчитать электрическую цепь – значит определить токи и падения напряжения на всех ее участках. Часто при расчете электрических цепей применяют законы Кирхгофа.

1-й закон Кирхгофа: Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле электрической цепи, равна нулю:

ΣIk = 0 (1.3)

При этом токи, входящие в узел, и выходящие из него, берутся с разными знаками.

Другая формулировка этого закона: Сумма входящих в узел токов равна сумме токов, выходящих из него.

2-й закон Кирхгофа: Алгебраическая сумма э.д.с., входящих в замкнутый контур, равна сумме падений напряжений на элементах этого контура:

ΣЕk = ΣUk (1.4)

 

При этом э.д.с., совпадающие по направлению с обходом контура, берутся со знаком «+», а противоположного направления – со знаком «-».

 

Закон баланса мощности электрической цепи: Алгебраическая сумма мощностей, генерируемых источниками напряжения, равна сумме мощностей, потребляемых приемниками электрической энергии:

 

ΣРист= ΣРпр (1.5)

 

Закон баланса мощности являются универсальным инструментом, с помощью которого можно проверить правильность расчета электрической цепи.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; просмотров: 696; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.87.17.177 (0.277 с.)