Расчет электрической цепи

Определение эквивалентного сопротивления и напряжения электрической цепи, вычисление расхода энергии. Расчет силы тока в магнитной цепи, потокосцепления и индуктивности обмоток. Построение схемы мостового выпрямителя, выбор типа полупроводникового диода.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 28.12.2013
Размер файла 1,3 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 1

Размещено на http://www.allbest.ru/

От источника постоянного тока получает питание цепь, состоящая их ряда сопротивлений, включенных смешанно, величины которых известны. Э.Д.С. источника - Е, внутреннее сопротивление - R0.

Начертить схему цепи и определить:

1. эквивалентное сопротивление цепи.

2. токи и напряжения на каждом сопротивлении схемы.

3. расход энергии цепью за время t = 10ч.

Решение проверить составлением баланса мощностей.

Е, В

100

R0, Ом

0,2

R1, Ом

10

R2, Ом

1

R3, Ом

9

R4, Ом

3

R5, Ом

20

R6, Ом

5

R7, Ом

12

R8, Ом

4

R9, Ом

3

R10,Ом

6

Решение:

1. Начертим схему цепи, обозначим токи и узлы.

2. Определим эквивалентное сопротивление цепи Rэкв:

Цепь имеет смешанное соединение.

3. Начнем с участка АСВ:

- участок АСВ состоит из двух участков: АС и СВ соединенных последовательно;

- на участке АС сопротивления R2, R3 и R3 включены параллельно, сопротивление R234:

; Ом;

- участок АСВ имеет последовательное соединение, сопротивление на участке АСВ:

Ом;

4. Участок AEDB:

- участок ED имеет параллельное соединение резисторов и ;

Ом;

- участок АED имеет последовательное соединение, сопротивление на участке АED:

Ом;

- участок AD имеет параллельное соединение резисторов и ;

Ом;

- участок АEDB имеет последовательное соединение, сопротивление на участке АEDB:

Ом;

Схема приобретает вид:

5. Участок AB:

- участок АВ имеет параллельное соединение:

Ом;

Схема приобретает вид:

6. Общее сопротивление цепи :

Ом;

Схема приобретает вид:

7. По закону Ома для замкнутой цепи определим ток I1:

А;

8. По закону Ома для участка цепи определим напряжение на резисторе R1:

В;

9. Определим напряжение приложенное к цепи:

- сумма падений напряжения на внутреннем сопротивлении источника тока и на внешней цепи равна ЭДС источника:

;

отсюда:

В;

10. По закону Ома для участка цепи определим напряжение на резисторе :

В;

11. Определим токи и :

А;

А;

12. По первому закону Кирхгофа сделаем проверку в узле А:

А;

Токи определили верно.

13. По закону Ома для участка цепи определим напряжение на резисторе :

В;

14. По закону Ома для участка цепи определим напряжение на резисторе :

В;

так как резисторы включены параллельно, то напряжения приложенные к каждому из них будут одинаковыми:

В;

15. Определим токи , :

А;

А;

А;

16. По закону Ома для участка цепи определим напряжение на резисторе :

В;

17. По закону Ома для участка цепи определим напряжение на резисторе :

В;

18. По закону Ома для участка цепи определим ток на резисторе :

А;

19. По первому закону Кирхгофа определим ток I8 из узла А:

А;

20. По закону Ома для участка цепи определим напряжение на резисторе :

В;

21. По закону Ома для участка цепи определим напряжение на резисторе :

В;

22. По закону Ома для участка цепи определим ток на резисторе :

А;

23. По закону Ома для участка цепи определим ток на резисторе :

А;

24. Определим расход энергии цепью за время t = 10ч:

Рассчитаем мощность, потребляемую всей цепью:

Вт;

Расход энергии за 10 часов работы равен:

Вт•час;

25. Для проверки решения составим уравнение баланса мощностей:

;

Вт;

1,621 Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

;

599,631? 599,601;

Неточность допущена при округлениях в расчетах. Задача решена верно.

Задача 2

Магнитная цепь, схема которой приведена на рис.2, состоит из двух вертикальных стержней и двух горизонтальных ярем. Размеры цепи заданы в сантиметрах. В магнитной цепи предусмотрен зазор 0,1 см. На ярмах расположены обмотки с числом витков W1и W2. Зажимы обмоток А, В, С и Д соединены так, как указано в таблице вариантов, при этом получается согласное или встречное соединение обмоток, что следует студенту определить самостоятельно.

Найти:

1) необходимую силу тока для получения в сердечнике заданного магнитного потока Ф (или магнитной индукции В);

2) абсолютную магнитную проницаемость и магнитную проницаемость на участке, где расположены обмотки;

3)потокосцепление и индуктивность обмоток;

Начертить схему магнитной цепи для своего варианта.

Магнитный поток, В -

Магнитная индукция, Тл 0,8

W1 200

W2 900

Обозначения величин

Материал стержней Чугун

Материал ярем Э11

Какие зажимы обмоток соединены вместе - В, С

Индукция, В

Напряженность магнитного поля, А/м

Т

Гс

Электротехническая сталь

Литая сталь

Чугун

Э 11

Э 42

0,25

2 500

100

25

200

1 050

0,3

3 000

113

29

240

1 220

0,35

3 500

126

33

280

1 430

0,4

4 000

140

37

320

1 640

0,45

4 500

155

42

360

1 910

0,5

5 000

171

48

400

2 200

0,55

5 500

190

55

443

2 550

0,6

6 000

211

63

488

2 940

0,65

6 500

236

73

535

3 420

0,7

7 000

261

84

584

3 920

0,75

7 500

287

96

632

4 600

0,8

8 000

318

110

682

5 400

0,85

8 500

352

125

745

6 300

0,9

9 000

397

140

798

7 360

0,95

9 500

447

160

860

8 600

1,0

10 000

502

185

924

10 100

1,1

11 000

647

260

1 090

14 000

1,2

12 000

843

380

1 290

19 200

1,3

13 000

1 140

680

1 590

26 200

1,4

14 000

1 580

1 450

2 090

34 800

1,5

15 000

2 200

3 100

2 890

47 800

1,6

16 000

4 370

5 600

4 100

-

1,7

17 000

7 780

9 500

-

-

1,8

18 000

12 800

14 600

-

-

Дано:

Магнитная индукция - В = 0,8 Тл

W1 = 200

Размещено на http://www.allbest.ru/

W2 = 900

материал стержней: чугун

материал ярем: Э11

соединены вместе зажимы В, С

Размещено на http://www.allbest.ru/

Решение:

1. Размеры магнитопровода по средней магнитной линии:

Т.к. площадь сечения во всей магнитной цепи одинаково, то в качестве длины цепи принимаем длину средней магнитной линии потока. (Среднеарифметическое между наружным и внутренним периметром магнитной цепи минус воздушный зазор) l = 159,9 см;

длина воздушного зазора l0 = 0,1 см;

Толщина сердечника 50 мм.

S = 5 • 5 = 25 см2 = 25 • 10-4 м2;

S0 = 5 • 5 = 25 см2 = 25 • 10-4 м2;

2. Соединение обмоток - согласованное.

3. Магнитный поток в данном магнитопроводе:

Ф = В ? S = 0,8 ? 25 ? 10-4 = 20 ? 10-4 Вб.

4. Магнитная индукция и воздушном зазоре В0 = В = 0,8 Тл, т.к. S=S0.

5. Напряженность магнитного поля для участка из чугуна находим по табл.2.1: при В = 0,8 Т Нч = 54 А/см;

6. Напряженность магнитного поля для участка из электротехнической стали Э11 находим по табл.2.1: при В = 0,8 Т Н = 3,18 А/см;

7. Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре находим по формуле:

Н0 = 0,8 • В • 104 = 0,8 • 0,8 • 104 = 6400 М/см

8. По закону полного тока находим ток в обмотках:

А;

9. Определим магнитную проницаемость по формуле

B= м?Н

м = В/Н = 0,8/54 = 0,0148 ;

10. Абсолютная магнитная проницаемость:

ма = В/µ0 Н = 0,8/1,256·10-6 ·54 = 0,0118 ·106 ;

11. Относительная магнитная проницаемость:

мr = µ/µ0 = 0,0148 /0,0118 ·106 = 1,254·10-6 ;

12. Определим потокосцепление и индуктивность обмоток:

Ш1 = W•Ф = 200 • 20 ? 10-4 = 0,4;

Ш1 = W•Ф = 900 • 20 ? 10-4 = 1,8;

13. Определим индуктивность обмоток:

L=Ф/I;

L = 20 ? 10-4/3,816 = 5,241? 10-4 Гн;

Схема магнитной цепи:

Задача 3

К зажимам цепи однофазного переменного тока приложено напряжение U (рис. схема а, б). Величины сопротивлений цепи R1, R2, XL1, XL2, XC1, XC2 приведены в таблице вариантов. Начертить схему для своего варианта и определить:

1) токи в цепи;

2) коэффициент мощности (cosц) цепи;

3) активную Р, реактивную Q, полную S мощности цепи, потребляемые цепью;

4) построить в масштабе векторную диаграмму.

Обозначения величин U, В 36

Схема цепи а

Обозначения величин

R1, Ом -

R2, Ом 5

XL1, Ом 2

XL2, Ом -

XC1, Ом 4

XC2, Ом 3

Схема цепи а).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Решение:

1. Начертим схему цепи:

2. Определим полное сопротивление цепи Z:

;

XС = XС1 + XС2 = 4 + 3 = 7 Ом - арифметическая сумма однотипных индуктивного и емкостного сопротивлений;

Ом;

2. По закону Ома для цепи переменного тока определим ток цепи I:

I = U / Z = 36/7,07= 5,09А;

3. Из треугольника сопротивлений определим угол ц:

; угол составит 45є;

4. Полная мощность цепи:

S = U • I = 36 • 5,09 = 183,24 ВА;

5. По формуле P = S ? Cos ц определим активную мощность цепи:

Р = 183,24 ? 0,707 = 129,55 Вт;

6. Из формулы треугольника мощностей определим реактивную мощность Q:

Вар;

7. Построение векторной диаграммы:

8. При построении векторной диаграммы исходим из следующих условий: Ток одинаков для любого участка цепи, так как разветлений нет; На каждом сопротивлении при прохождении тока создается падение напряжения, значение которого определяем по закону Ома для участка цепи;

9. Задаемся масштабом: mu= 4 в/см; mI= 1А/см;

Для построения векторов напряжений определим напряжения на активном и индуктивном сопротивлениях:

UR2 = I ·R2 = 5,09 · 5 = 25,45 В;

UXL1 = I ·XL1 = 5,09 · 2 = 10,18 В;

UXС1 = I ·XС1 = 5,09 · 4 = 20,36 В;

UXC2 = I ·XL2 = 5,09 · 3 = 15,27 В

Определим длины векторов:

LUR2 = UR2/mu = 25,45 /4 = 6,36 см;

LUL1 = UXL1/mu = 10,18 /4 = 2,54 см;

LUС1 = UXC1/mu = 20,36 /4 = 5,09 см;

LUC2 = UXC2/mu = 15,27 /4 = 3,82 см;

LI = I/mI = 5,09 /1 = 5,09 см;

По горизонтали откладываем вектор тока О, вдоль вектора тока О откладываем вектор напряжения на активном сопротивлении ЫR2 (при активном сопротивлении ток совподает с напряжением). От конца вектора ЫR2 откладываем вектор напряжения ЫL1 на индуктивном сопротивлении в сторону опережения от вектора тока О на 90є (при индуктивном сопротивлении направление тока опережает от направления напряжения на 90є). От конца вектора ЫL1 откладываем вектор ЫL2. От конца вектора ЫL2 откладываем вектор напряжения ЫC1 на емкостном сопротивлении в сторону отставания от вектора тока О на 90є (при емкостном сопротивлении направление тока отстает от направления напряжения на 90є). Геометрическая сумма векторов ЫR2, ЫL1, ЫL2 и ЫC1 равна напряжению Ы, приложенному к цепи. Косинус угла ц между вектором Ы и О является коэффициентом мощности цепи.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 4

электрический магнитный цепь выпрямитель

В четырехпроводную трехфазную линию с линейным напряжением Uл включается треугольником или звездой (согласно варианту) потребитель, в фазах которого соединяются последовательно активные, индуктивные и емкостные сопротивления в соответствии с таблицей вариантов. Начертить схему включения потребителя для своего варианта и определить:

1) фазные и линейные токи;

2) углы сдвига фаз в каждой фазе;

3) построить в масштабе векторную диаграмму и с ее помощью определить величину тока в нулевом проводе («звезда»), либо линейные токи («треугольник»);

4) определить активную, реактивную и полную мощности всей цепи.

Дано:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Uл = 127 В;

соединение треугольник;

фаза АВ

R = 6 Ом;

XС = 8 Ом;

фаза СА

R = 7 Ом;

XС = 6 Ом;

фаза ВС

XС = 15 Ом;

Решение:

1. При соединении треугольником фазное напряжение равно линейному, т. е. Uф = Uл = 127 В;

2. Определим полное сопротивление в фазе СА:

;

Ом;

3. Определим ток в фазе СА:

ICA = U/ Z = 127/9,22 = 13,77 A;

4. Определим полное сопротивление в фазе АВ:

;

Ом;

5. Определим ток в фазе АВ:

IAB = U/ Z = 127/10 = 12,7 A;

6. Определим полное сопротивление в фазе ВС:

;

Ом;

7. Определим ток в фазе ВС:

IBC = U/ Z = 127/15 = 8,47 A;

8. Определим углы сдвига фаз в каждой фазе:

в фазе СА:

: угол 40,6є;

в фазе АВ:

; угол 66,4є;

в фазе ВС:

; угол 90є;

9. определим активную, реактивную и полную мощности всей цепи:

в фазе СА:

ВА;

P = S ? Cos ц; P = ? 0,759 = 1327,33 Вт:

Вар;

в фазе АВ:

ВА;

P = S ? Cos ц; P = ? 0,4 = 645,16 Вт:

Вар;

в фазе ВС:

ВА;

P = S ? Cos ц; P = ? 0 = 0 Вт:

Вар;

Полная мощность всей цепи S:

S = ВА;

Активная мощность всей цепи Р:

Р = 1327,33 + 645,16 + 0 = 1972,49 Вт;

Реактивная мощность всей цепи Q:

Q = + + = 3692,55 Вар;

10. Построение векторной диаграммы:

Задаемся масштабом: по току МI=2 А/см; по напряжению МU=20 В/см.

Длина векторов фазных (линейных) напряжений:

LUф=

Длина векторов фазных токов:

LСА=

LАВ=

LBС=

При построении векторной диаграммы вначале откладываем три вектора фазных (линейных) напряжений с углом сдвига фаз относительно друг друга 120°. Векторы фазных токов отстают от вектора фазных напряжений, т. к. нагрузка емкостная. В фазе АВ на угол ц=66,4°, в фазе СА на угол ц=40,6°, в фазе ВС на угол ц=90°. Векторы линейных токов являются геометрической разностью векторов соответствующих фазных токов:

= - ; = - ; = - ;

11. По векторной диаграмме определим линейные токи:

IA = 23,8 А;

IB = 20 А;

IС = 12,6 А;

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 5

Мостовой выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Р0, Вт, при напряжении питания U0, В. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в табл. 5.11 для схемы выпрямителя, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Р0 = 300 Вт; U0 = 40 В;

диоды:

Д214; Iдоп = 5 А; Uобр = 100 В;

Д215Б; Iдоп = 2 А; Uобр = 200 В;

Д224А; Iдоп = 10 А; Uобр = 50 В;

Решение:

1. Схема мостового выпрямителя:

2. Найдем напряжение Uв, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямителя:

;

В;

2. Определим ток потребителя Iп из формулы мощности:

; А;

3. По значениям I0 = 7,5 А и Uв = 62,8 В выбираем из табл. 5.1

4. Из предложенных диодов выбираем диод Д214, который удовлетворяет условию:

; ;

Условию, ; , не удовлетворяет. Для того, чтобы выполнить условие необходимо в цепь включить параллельно 2 диода Д214. В этом случае Iобр=Iв + Iв = 5 + 5 = 10 A, что удовлетворяет условию , ;

5. Составим схему выпрямителя с двумя параллельно включенными диодами Д214:

Задача 6

Для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, используя входную и выходную характеристики, определить коэффициент усиления h21э, величину сопротивления нагрузки Rk1 и Rk2и мощность на коллекторе Рk1и Рk2, если известно напряжение на базе Uбэ, напряжение на коллекторе Ukэ1 и Ukэ2 и напряжение источника питания Еk. Данные для своего варианта взять из табл. 6.1

Номера рисунков

Uбэ, В

Ukэ1, В

Ukэ2, В

Еk, В.

3, 4

0,3

20

30

40

1 Схема:

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Определяем коэффициент усиления h21э по выходным характеристикам:

h21э=ДIк/ ДIб=(0,4-0,21)/(0,004-0,002)=95

2. Определяем ток в цепях базы и коллектора по входным характеристикам: Iб= 4 мА, следовательно для заданных параметров

Iк= h21э· Iб =95·0,004=0,38А.

3. Определяем сопротивления Rk1 и Rk2:

для Rк1 :

Ом;

для Rк2 :

Ом;

4. Определяем ток на коллекторе Ik1:

А;

5. Определяем ток на коллекторе Ik2:

А;

6. Pк1= Uкэ1· Iк1 = 20·0,38 = 7,6 Вт;

7. Pк2= Uкэ2· Iк2 = 30·0,126 = 3,78 Вт;

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Описание схемы и определение эквивалентного сопротивления электрической цепи. Расчет линейной цепи постоянного тока, составление баланса напряжений. Техническая характеристика соединений фаз "треугольником" и "звездой" в трехфазной электрической цепи.

    контрольная работа [1,7 M], добавлен 27.06.2013

  • Моделирование электрической цепи с помощью программы EWB-5.12, определение значение тока в цепи источника и напряжения на сопротивлении. Расчет токов и напряжения на элементах цепи с использованием формул Крамера. Расчет коэффициента прямоугольности цепи.

    курсовая работа [86,7 K], добавлен 14.11.2010

  • Основные методы решения задач на нахождение тока и напряжения в электрической цепи. Составление баланса мощностей электрической цепи. Определение токов в ветвях методом контурных токов. Построение в масштабе потенциальной диаграммы для внешнего контура.

    курсовая работа [357,7 K], добавлен 07.02.2013

  • Расчет сложной электрической цепи постоянного тока. Определение тока в ветвях по законам Кирхгофа. Суть метода расчета напряжения эквивалентного генератора. Проверка выполнения баланса мощностей. Расчет однофазной электрической цепи переменного тока.

    контрольная работа [542,1 K], добавлен 25.04.2012

  • Расчет тока в индуктивности и напряжения на конденсаторе до коммутации по схеме электрической цепи. Подсчет реактивного сопротивления индуктивности и емкости. Вычисление операторного напряжения на емкости с применением линейного преобразования Лапласа.

    контрольная работа [557,0 K], добавлен 03.12.2011

  • Анализ трехфазной цепи при включении в нее приемников по схеме "треугольник". Расчет двухконтурной электрической цепи. Метод эквивалентных преобразований для многоконтурной электрической цепи. Метод применения законов Кирхгофа для электрической цепи.

    курсовая работа [310,7 K], добавлен 22.10.2013

  • Расчет линейной электрической цепи постоянного тока с использованием законов Кирхгофа, методом контурных токов, узловых. Расчет баланса мощностей цепи. Определение параметров однофазной линейной электрической цепи переменного тока и их значений.

    курсовая работа [148,1 K], добавлен 27.03.2016

  • Расчет токов во всех ветвях электрической цепи методом применения правил Кирхгофа и методом узловых потенциалов. Составление уравнения баланса мощностей. Расчет электрической цепи переменного синусоидального тока. Действующее значение напряжения.

    контрольная работа [783,5 K], добавлен 05.07.2014

  • Расчет линейной электрической цепи при несинусоидальном входном напряжении. Действующее значение напряжения. Сопротивление цепи постоянному току. Активная мощность цепи. Расчет симметричной трехфазной электрической цепи. Ток в нейтральном проводе.

    контрольная работа [1016,8 K], добавлен 12.10.2013

  • Определение комплексного коэффициента передачи напряжения. Определение параметров электрической цепи как четырехполюсника для средней частоты. Расчет параметров электрической цепи. Распределение напряжения вдоль линии при ее нагрузке на четырехполюсник.

    курсовая работа [449,4 K], добавлен 24.11.2008

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.