73560

Розрахунок лінійних електричних кіл синусоїдного змінного струму методом провідностей

Лекция

Физика

Визначення співвідношень опорів для перетворення схеми з послідовним зєднанням опорів в схему з їх паралельним зєднанням. Визначення співвідношень провідностей для перетворення схеми з паралельним зєднанням опорів в схему з їх послідовним зєднанням...

Украинкский

2014-12-17

404.5 KB

24 чел.

Лекція 6

“Розрахунок   лінійних  електричних  кіл  синусоїдного  змінного  струму       методом  провідностей

                                          (Л.1, с . 67...70 ).

Навчальні питання

1. Визначення співвідношень опорів для перетворення схеми з послідовним зєднанням опорів в схему з їх паралельним зєднанням.

2. Визначення співвідношень провідностей для перетворення схеми з паралельним зєднанням опорів в схему з їх послідовним зєднанням.

3.  Послідовність розрахунку розгалужених електричних кіл синусоїдного змінного струму методом провідностей.

4.  Приклад практичного застосування методу провідностей.

                                         

                                              Вступ.

Як відомо, основним і найбільш ефективним методом аналізу і розрахунку лінійних електричних кіл синусоїдного змінного струму є символічний метод розрахунку, оснований на застосуванні комплексних чисел. Разом з тим, в окремих випадках може використовуватись метод розрахунку без операцій з комплексними числами. Таким методом є метод провідностей, який може застосовуватися при розрахунках розгалужених електричних кіл синусоїдного змінного струму при наявності одного джерела живлення.

 

  1.Визначення співвідношень опорів для перетворення схеми з послідовним зєднанням опорів в схему з їх паралельним зєднанням.

Метод провідностей основується на можливості еквівалентного перетворення послідовного зєднання активного і реактивного опорів в паралельне та навпаки. Розглянемо розрахункову схему заміщення електричного кола з послідовно зєднаним активним і реактивним, наприклад індуктивним, опорами, представлену на рис.1. разом із трикутником опорів.

                                

 
                                                                                                                    

Рис.1. Розрахункова схема заміщення кола та  трикутник опорів.

      Цю розрахункову схему можна перетворити в еквівалентну їй розрахункову схему з паралельним зєднанням тих же опорів при збереженні значень усіх параметрів. В перетвореній розрахунковій схемі співвідношення між опорами визначаються трикутником провідностей, який є еквівалентним трикутнику опорів (рис. 2).

                                                                                                        

B                                                                                                                                                          

Рис. 2. Еквівалентна схема заміщення кола та  трикутник провідностей.

  Розглядаючи співвідношення опорів і провідностей із трикутників опорів і провідностей, отримаємо:

                     ;  , де , а                    (1.1)

Із отриманих співвідношень (1.1) одержимо вирази для розрахунку провідностей в розрахунковій схемі з паралельним зєднанням опорів (рис.2):

   для активної провідності: із співвідношення  маємо:

                                                    (1.2)

   для реактивної провідності: із співвідношення   маємо:

                                                       (1.3)

Використовуючи вирази активної (1.2) і реактивної (1.3) провідностей, визначаються значення провідностей для перетворення схеми з послідовним зєднанням опорів в еквівалентну схему з паралельним їх зєднанням.

      

2. Визначення співвідношень провідностей для перетворення схеми з паралельним зєднанням опорів в схему з їх послідовним зєднанням.

      Схема з паралельним зєднанням опорів може бути перетворена в еквівалентну схему з їх послідовним зєднанням. Для цього із співвідношень опорів і провідностей (1.1) отримаємо вирази для розрахунку опорів в розрахунковій схемі з послідовним зєднанням опорів:

     для активного опору: із співвідношення  , підставляючи , отримаємо вираз:

                                             (2.1)

   для реактивного опору: із співвідношення   аналогічним чином  отримаємо вираз:

                                               (2.2)

Таким чином, при перетворенні розрахункової схеми кола з послідовним зєднанням опорів в еквівалентну схему з їх паралельним зєднанням визначаються провідності паралельно зєднанних опорів згідно виразам:  і , а при перетворенні схеми кола з паралельним зєднанням опорів в еквівалентну схему з послідовним їх                       зєднанням використовують відповідні вирази:  та .

  1.  Послідовність розрахунку розгалужених електричних кіл синусоїдного змінного струму методом провідностей.

  3.1 Розрахунок лінійних електричних кіл синусоїдного змінного струму методом провідності являє собою певну послідовність виконання розрахункових операцій. Розглянемо послідовність цих розрахункових операцій на прикладі типової розрахункової схеми розгалуженого кола з послідовно-паралельними зєднаннями активних і реактивних опорів наданих на (рис. 3), де реактивний опір має індуктивний характер.

                   1                                                     3

 2                                       4     

Рис. 3. Типова розрахункова схема заміщення кола.

       Аналіз розрахункової схеми (рис. 3) показує, що вихідними даними для розрахунку є наступні параметри: напруга джерела живлення, , послідовно зєднанні опори, , та паралельно зєднанні опори двох паралельних віток, та .  При цьому визначенню підлягають величини струмів і спадів напруг на всіх ділянках і вітках кола, та , а також кути зсуву фаз між напругою і струмом на цих ділянках і вітках , та повна, активна і реактивна потужності, що споживаються в елементах кола,  .

        3.2. Сутність методу провідностей полягає в послідовному виконанні наступних розрахункових операцій.

1) Перетворення кожної вітки з послідовно зєднаними опорами в еквівалентні схеми з паралельним з’єднанням цих опорів шляхом визначення

відповідних активних та реактивних провідностей і перетворення вихідної схеми в еквівалентну (рис. 4) :

    та , де                                                               (3.1)

   та  , де                              

                                     а

                                               в

Рис. 4. Еквівалентна схема.

2)Складання активних і реактивних провідностей віток, отримання загальних величин провідностей між вузлами а і в  та побудова еквівалентної схеми і трикутника провідностей  .(Рис. 3), де

                активна провідність:;

                реактивна провідність:         та

                повна провідність: .                              (3.2.)

   

                 а

                                      

                           в                                                                                    

Рис. 5. Еквівалентна схема та трикутник провідностей.

3) Перетворення отриманої схеми паралельно з’єднаних опорів з провідностями  між вузлами а і в в еквівалентну схему з послідовним з’єднанням цих опорів шляхом визначення величин активного,, реактивного,, та повного опору, , і побудування кінцевої еквівалентної схеми та трикутника опорів(рис. 6), де           повний опір між вузлами а і в дорівнює:

,                                                      (3.3)

    а  активний і реактивний опори між вузлами  складають:

                                                      і

                                                          (3.4)

       

                 а     

                          в

Рис.6. Кінцева еквівалентна схема та трикутник опорів.

4) Визначення загальних величин активного, реактивного і повного опорів всього кола (рис.6).   

                     (3.5)

5) Визначення загальних величин струму і спаду напруги:

             ;,де                                   (3.6)

6) Визначення спаду напруги на ділянці кола між вузлами а і в:

                                                           (3.7)

7) Визначення величин струмів у вітках вихідної схеми:

              , де ;

              ,                                   

де   .                                                                                            (3.8)

8) Визначення величин кутів зсуву фаз між напругами і струмами всієї схеми та обох віток розгалужень:

                                 (3.9)

9)Визначення величини повної потужності та її активної та реактивної складових всього кола та окремих ділянок:

      1)     

      2)     

      3)                                                   (3.10)

      4)       

      Перевірка правильності розрахунку шляхом визначення балансу потужностей:

                                                             (3.11)

У випадку наявності в електричному колі ємнісних реактивних опорів, , разом з індуктивними опорами,  , визначають загальний реактивний опір із виразу:

                                                   (3.12)

При відсутності індуктивного опору() реактивний опір має від’ємний характер.

4. Приклад практичного застосування методу провідностей.

4.1 В типовій схемі (рис.3) розгалуженого кола вихідні параметри мають наступні значення: =220В; =30Ом; =40Ом; =20Ом; =20Ом;  =40Ом.

Треба визначити:  

  4.2    Розв’язання.

4.2.1 Визначення активнх та реактивних провідностей віток кола шляхом перетворення послідовного зєднання опорів в цих вітках в паралельні:

             См;  См;

              См;  См;

4.2.2 Визначення загальних значень провідностей між вузлами а і в:

              См.

               См.

               См.

4.2.3 Визначення повного, активного та реактивного опорів між вузлами а і в для перетворення паралельного зєднання в послідовне:

                Ом;

                Ом;

                Ом.

4.2.4 Визначення загальних величин опорів кола:

                 Ом;

                  Ом;

                  Ом.

4.2.5 Визначимо загальний струм кола і спад напруги на ділянці кола між точками 1 і 3:

                  А.

                   В, де Ом

4.6 Знаходимо спад напруги на ділянці кола між точками 3 і 4:

                   В

4.7 Визначимо величини струмів у вітках кола:

                    А, де Ом.

                     А, де Ом.

4.8 Знаходимо величини кутів зсуву фаз між напругами і струмами всієї схеми та окремих ділянок.

                    ;       ;

                     ;            

4.9 Визначення величин потужності кола:

1)=220*3,33=732,6BA; =732,6*0,707=518Вт;         =732,6*0,707=518ВАр.

2)ВА;Вт; ВАр.

3) ВА;  Вт;

ВАр.

4)ВА;Вт; ВАр.

4.10 Перевірка.

            ВА


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

43190. Взаимосвязь между состоянием здоровья населения и загрязнением атмосферного воздуха в г.Абакане 376.5 KB
  К раздражителям вызывающим эти болезни относятся SO2 и SO3 азотистые пары HCl HNO3 H2SO4 H2S фосфор и его соединения. В структуре заболеваемости детей по Республике Хакасия наибольшую часть составили болезни органов дыхания 429 второе место занимают болезни органов пищеварения 77 третье болезни кожи и подкожной клетчатки 68. Инфекционные и паразитарные болезни травмы составили 73 и 63 соответственно. В структуре заболеваемости подростков на 1 месте с удельным весом 2315 3 ранг находятся...
43191. Проектирование состава тяжелого цементного бетона на плотных заполнителях 1.7 MB
  Корректировка состава бетонной смеси по удобоукладываемости. Расчет расхода материалов на заданный объем бетоносмесителя. Проектирование состава имеет цель установить такой расход материалов на 1 бетонной смеси при котором наиболее экономично обеспечивается получение удобоукладываемой бетонной смеси и заданной прочности бетона а в ряде случаев необходимой морозостойкости водонепроницаемости и специальных свойств бетона. Состав бетонной смеси выражают в виде соотношения по массе реже по объему между количествами...
43192. Розробка структури і технології управління об’єктом на прикладі ТОВ „Альтаір” 1.2 MB
  Товариство з обмеженою відповідальністю «Альтаір» було створене, не маючи в своєму розпорядженні зовсім ніякої бази, крім початкового капіталу, що склав 897 тисяч гривень. Така ситуація має свої як переваги, так і недоліки. Їх дуже гарно можна виявити, порівнявши нашу фірму з багатьма сучасними підприємствами автомобільного транспорту, які були створені зовсім недавно на базі старих нерентабельних державних АТП.
43193. Проблемы внешней торговли России 538 KB
  Особенности внешней торговли России. Проблемы внешней торговли России. Внешнеторговая политика современной России. Направления развития внешней торговли России. Список использованной литературы Введение Активный рост внешней торговли нашей страны начался в 70е годы когда и разрядка международной напряженности и оживление всей мировой торговли способствовали вовлечению отечественной экономики в расширяющийся международный товарообмен.
43194. Совершенствование социальной политики в России 549.5 KB
  Это прежде всего решение задач занятости и обеспечения реального уровня прожиточного минимума адресности социальной поддержки достижения оптимального соотношения уровней жизни активной занятой части населения и нетрудоспособных граждан. Налоговая политика использует механизм прогрессивного налогообложения в качестве источника формирования финансовых ресурсов для осуществления социальной поддержки малообеспеченных в социальном плане слоев населения. Реализация социальной защиты населения осуществляется в двух формах: активной и...
43195. СУДОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 1.54 MB
  Для судовой энергетической установки характерна сложная структура. В ее состав в основном входит оборудование энергетических систем и трубопроводов. Между которыми существуют сложные физические, параметрические и технико-экономические связи. Для процессов, протекающих в энергетическом оборудовании, характерны значительные изменения параметров – температуры, давления, скорости, сил и моментов, напряжений и деформаций, турбулентности, шума и вибрации, теплопередачи и др.
43196. Проект ПТБ автопредприятия среднего бизнеса в г.Михайловске 365 KB
  Указанные расчеты выполняются с использованием следующих исходных данных (задание из разделов коммерческой эксплуатации):- тип подвижного состава –ВАЗ-2114 среднесписочное количество автомобилей – 200 шт.; реднесуточный пробег автомобилей – 312 км; время в наряде – 24,0 ч; количество дней работы АТП в году – 365; категория условий эксплуатации – III; природно-климатическая зона эксплуатации – умеренно холодный средний пробег автомобиля в долях пробега с начала эксплуатации до капитального ремонта – 0,8; способ хранения: на закрытой площадке.
43197. Решение многомодульных уравнений методом Гаусса 723 KB
  Метод Гаусса — классический метод решения системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). Это метод последовательного исключения переменных, когда с помощью элементарных преобразований система уравнений приводится к равносильной системе ступенчатого (или треугольного) вида, из которого последовательно, начиная с последних (по номеру) переменных, находятся все остальные переменные.
43198. Рентабельность производства продукции, пути ее роста 322.5 KB
  Прибыль характеризует конечные экономические показатели не только в сфере производства сельскохозяйственной продукции, но и в сфере обращения, реализации. Она является как бы фокусом, в котором находят отражение все слагаемые эффективности производства. С ростом прибыли неразрывно связан рост рентабельности производства. В свою очередь когда идёт речь о том, что то или иное хозяйство рентабельно, это означает, что в этом хозяйстве не только возмещают затраты, связанные с производством и реализацией продукции, но и получают определённую прибыль, позволяющую вести хозяйство на расширенной основе.