Электр тізбегінің элементтері

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым Министрлігі

Сафи Өтебаев атындағы Атырау мұнай және газ университеті

Өндірісті автоматтандыру және ақпараттық технологиялар кафедрасы

Курстық жұмыс

Тақырыбы: Электр тізбектерін есептеу тәсілдері

Орындаған АжБ-18/1 қ/т студенті: Өмірзақ К. Н

Тексерген ӨАжАТ кафедрасының оқытушысы: Казиева А. Б.

Атырау, 2019 жыл

Мазмұны

Кіріспе . . .

Негізгі ұғымдар мен анықтамалар . . .

Электр тізбектерінің негізгі міндеттері мен заңдары . . .

Кіріспе

Әдістемелік құрал Электротехниканың теориялық негіздері курсын оқитын студенттерге арналған. Курстың мазмұны әртүрлі электрлік әсерлерге (сигналдарға) арналған электр тізбектерінде орын алатын физикалық процесстердің тәжірибелік және аналитикалық талдауын қарастырады. Дәстүрлі түрде стационарлық және стационарлық емес режимдерді қарастырады. Тізбектің тұрақты жұмыс режимдеріне тұрақты ‐ немесе тұрақты ток тізбектері, синусоидальды - немесе синусоидальды ток тізбектері, периодтық синусоидальды емес - немесе синусоидальды емес периодтық ток тізбектері жатады. Тұрақты емес режимдерге тізбек құрылымының немесе энергия көздерінің осы тізбегін қоректендіретін шамалардың секіру тәрізді өзгеруінен кейін пайда болатын өтпелі процестер жатады. Барлық осы режимдер бір тізбекке қатысты қарастырылуы мүмкін, бұл ретте тізбек элементтері әсер ету түріне байланысты өз реакциясын өзгертеді. Курстың міндетіне электртехникалық есептерді шешуді оңтайландыру, оларды шешудің бірыңғай тәсілдері мен әдістерін әзірлеу және қолдану мәселелері кіреді. Бұл оқу әдебиетінде сипатталғандай, бұл міндеттер табысты шешіледі. Осы оқу құралында жан-жақты сипатқа ие ең жиі кездесетін есептеу әдістері мен тәсілдері қарастырылған, әртүрлі дайындық деңгейі бар студенттерге мүмкіндік беретін әдістерді қолданудың әртүрлі нұсқалары көрсетілген және қойылған тапсырманың күрделілік дәрежесімен ол үшін ең қолайлы шешім жолын таңдау. Әсіресе, есептің толық және дұрыс қойылуына назар аударылады, талдаудың бастапқы сатысындағы ықтимал қателерге көрсетіледі.

1. Негізгі ұғымдар мен анықтамалар

1. 1. Электр тізбегінің элементтері

Электр тізбегі электр тогының ағуына арналған электр сымдарымен өзара байланысты құрылғылар (элементтер) жиынтығы деп аталады. Энергия сақтау заңын қамтамасыз ету үшін тізбекте электрлік емес энергия электрмагниттік өріс энергиясына айналатын элементтер - электр энергиясы және электр энергиясы бөгде күштер энергиясына кері айналатын элементтер - жылу, химиялық, механикалық және т. б. болуы тиіс. Электр зарядтарының қозғалысы тізбектің жекелеген учаскелерінде кернеуді қамтамасыз ететін электромагниттік өріс күштерінің әсерімен байланысты екенін әрдайым есте сақтаған жөн. U (немесе U) кернеуі вольтпен - (В) өлшенеді.

Электр тізбектерінің теориясында I (немесе I ) тогы деп тек қана оң зарядтың реттелген қозғалысын - электрондар қозғалысының бағытына қарама-қарсы түсінеді. I (t) белгісімен лезде белгіленеді, токтың мәні, яғни кез келген уақытта еркін түрдегі ток. Бас латын әрпімен I, әдетте, токтың тұрақты мәні белгіленеді.

Бас латын әрпімен I, әдетте, токтың тұрақты мәні белгіленеді. Егер электр тізбегінде тек бір тұрақты энергия көзі болса, онда тізбектің әрбір элементінде токтың оң бағытын көрсеткі түрінде көрсетуге болады және бұл бағыт оң зарядтардың қозғалыс бағыты болып табылады. Айнымалы ток тізбектері үшін тізбектің әрбір элементінде токтың бағытын көрсетеді және оны токтың (немесе кернеудің) шартты оң бағыты деп атайды. Ток шамасы амперде (А) өлшенеді. Осыдан электр тізбектеріндегі ток пен кернеуді псевдовекторлар деп атауға болатын <+> немесе < - > белгісі бар скалярлар ретінде қарастыру керек. Одан әрі көрсетілгендей, тармақтардағы немесе Тізбек элементтеріндегі ток пен кернеуді анықтау бойынша есептерді шешу бастапқыда ток пен кернеудің шартты оң бағыттары қалай көрсетілгеніне байланысты емес.

1. 2 Резистивті кедергі.

Өткізгіш орталардағы зарядтардың қозғалысы өз қозғалысына қарсылықты қарсы алады. Бұл ретте электр тогының (электромагниттік өрістің) энергиясы энергияның басқа түрлеріне, мысалы, жылуға түрлендіріледі. Энергияны өзгерту шарасы Джоуль-Ленц заңына бағынады:

p = u ⋅ i = r ⋅ i 2 = g ⋅ u 2, (1. 1)

мұнда p-қуат (Вт), r-резистивті қарсылық (немесе қарапайым кедергі), g-өткізгіштігі. Өз кезегінде ток және кернеу в қарсылық ОМ заңына бағынады:

u = r ⋅ i немесе i = g ⋅ u . (1. 2)

r және g шамалары өзара кері заттай оң сандар болып табылады және электр энергиясының тек жылумен ғана емес, сонымен қатар энергияның басқа да түрлеріне қайтымсыз түрленуін сипаттайды, мысалы, механикалық, химиялық, акустикалық және т. б. сондықтан r жалпы жағдайда энергияны тұтыну мөлшерін білдіретін параметр ретінде қарастыру керек. R (немесе R) кедергісі (Ом) өлшенеді, G (немесе G) өткізгіштігі-в сименсах (См) . Резистордағы Ток пен кернеу әрқашан бір жаққа бағыттайды (сурет. 1. 1 а) . Әйтпесе Ом заңы (1. 2) белгіні бақылауға тура келеді: (егер ток пен кернеуді әртүрлі жаққа бағыттаса, онда формулаларда (1. 2) минус белгісін жазу керек) . Кейде ерекшелік ретінде, мысалы, төртұштықтарды талдау кезінде мұны істеу керек. Ом заңы бойынша резисторға қоса берілген кернеудің кез келген түрінде ток осы пішінді қайталайды, яғни ток пен кернеудің өзара ауқымды қайталануы туралы айтуға болады. Схемаларда резистивті кедергі тікбұрыш түрінде бейнеленеді, оның жанында стрелка түрінде онда кернеудің шартты оң бағытын және қосу сымдарындағы токтың тең бағыттағы бағытын көрсетеді. Кейде қарапайым болу үшін кернеу сол жаққа бағытталғанын әдепкі бойынша ғана оң ток бағытын көрсету жеткілікті.

Сур. 1. 1 Электр тізбегінің пассивті элементтері:

а) резистивті кедергі: б) индуктивтілік: в) сыйымдылық;

г) пассивті элементтерді схемалық қосу

1. 3 Индуктивті элемент

Электрмагниттік өріс энергиясы электр тізбегінде сақталуы мүмкін

белгілі бір түр бойынша элементтердің индуктивтілігі және сыйымдылығы. Индуктивті басқару элементі энергияның магниттік тізбегін қабылдау, жинау немесе қос тізбекке ауыстыру қабілеті. Энергетикалық өтуді өлшеу.

Энергияны түрлендіру өлшемі

формуламен анықталады

$W = \frac{L \bullet i^{2}}{2} = \frac{\Psi 2}{2L}$

мұнда L-индуктивтілік, өлшенетін генри - (Гн) ; Ψ - потокосцепление, өлшенетін да веберах - (Bб) . Ағын ағынының ағынын ағынның тәуелділігіне байланысты Ψ  L ⋅ i ,, ол ОМ Заңына формальды түрде сәйкес келеді. L коэффициенті Тұрақты - сызықты элемент үшін және токтан тәуелді L (i) - сызықты емес элемент үшін. Элемент энергия тұтынады, егер dW _L $>$ 0 (энергия уақыт өседі), және қуат кері тізбекке, егер dWL $>$ 0 . Электрмагниттік индукция Заңы (Фарадей) ток пен кернеуді дифференциалды индуктивтілік қатынасы:, $\ u = \frac{d\Psi}{dt}$ ол сызықты элемент ( $L = const$ ) қабылдайды түрі: $u = L\ {dt}^{di}$ Плюс <+> белгісі осы көріністе әрдайым элементтегі ток пен кернеудің оң бағыттарын бірдей таңдауды болжайды (сурет. 1. 1 Б) .

Дұрыс және кері қатынас: $i = L^{1}\int u\ \cdot \ dt\$ . Жалпы жағдайда ток және

индуктивтіліктегі кернеу әртүрлі заңдар бойынша өзгереді және тек синусоидальды немесе экспоненциалды әсер ету жағдайында ғана ток пен кернеу түріне сәйкес келеді. Схемаларда индуктивті элемент катушканың орамдары түрінде бейнеленеді.

1 . 4 Сыйымдылық элемент

Электрмагниттік өрістің электр құраушысының энергиясын жинақтау процесі c сыйымдылық элементінде жүзеге асырылады, оның тогы элементтің (конденсатордың) қаптамасында q зарядының өзгеру жылдамдығымен анықталады: $i = \frac{dq}{dt}$

Дұрыс және кері арақатынас $u_{c} = C^{1} - \int_{}^{}i_{c} \bullet dt$ . Бұл белгі < + > кернеу мен токтың оң бағыттары сәйкес келуі тиіс екендігін көрсетеді (сурет. 1. 1 в) .

ыйымдылық жинақталатын Энергия өрнегімен анықталады:

Келтірілген өрнектерден жалпы жағдайда сыйымдылықтағы ток пен кернеу әртүрлі заңдар бойынша өзгереді және тек синусоидалды немесе экспоненциалды әсер ету жағдайында олардың формалары сәйкес келеді.

Сыйымдылық жинақталатын Энергия өрнегімен анықталады:

$W = \frac{C \bullet u^{2}}{2}$ (1. 1)

Егер $dW > 0$ болса, сыйымдылық энергияны тұтынады және оны тізбекке, егер $dW_{c} < 0$ құралы. Схемаларда сыйымдылық элемент кернеу жүргізілетін конденсатордың екі пластинасы түрінде көрсетіледі.

Мұнда қарастырылған R, L, C пассивті элементтері блоктарға біріктірілуі мүмкін, және элементтерді қосу тәсіліне қарамастан, мұндай блок пассивті екіұштық деп аталады. Екіұштықты тоқ пен кернеу бір жаққа бағытталған электр тізбегінің элементі деп есептеуге болады (сурет. 1. 1 г) .

1. 5Ток көзі

Идеалды ток көзі оған қоса берілген кернеудің шамасы мен бағытына қарамастан тізбекке берілетін J (немесе J) токтың тұрақты мәнін қамтамасыз етеді; бұл бағыт тізбек элементтерінің барлық токтары мен кернеулерін есептеу бойынша есепті шешкеннен кейін ғана анықталады.

Ток көзі жарылған Қос жебесі бар үйірме түрінде бейнеленеді (сурет. 1. 2. д) . Ажыратылу шартты түрде ток көзінің ішкі кедергісі шексіз үлкен деп саналуы керек: $rj = \infty$ құрылғы . Бұл шарт егер сыртқы электр тізбегі элементтерінің кедергілері көздің ішкі кедергісінен аз болса, қамтамасыз етіледі. Көз ішіндегі көрсеткі оң зарядтардың (токтың) қазіргі уақытта қозғалыс бағытын көрсетеді.

Егер есепті шешу нәтижесінде ток пен кернеу әртүрлі жаққа бағытталса, онда қуат көзі тізбекке энергия береді; кері, бірдей бағытта - қуат көзі сыртқы тізбектің басқа көздерінің әрекеті есебінен тізбектен энергия алады. Қуат беретін (немесе алатын) ток көзі өндіріспен анықталады: $p = \mp J \bullet u_{j}$ мұнда ‐ $u_{j}$ кернеу көзінде. Сыртқы жүктемеге қатысты нақты ток және кернеу көздері бірдей әрекет етеді, ал бұл олардың өзара эквивалентті ауыстырылуын мүмкін етеді. Егер шарттар орындалса, көздер баламалы:

$r_{i} = r_{u}; J = \frac{e}{\gamma_{i}}$ -кернеу көзін ток көзіне ауыстырғанда

$r_{u} = r_{j; \ \ }e = J \bullet r_{j}$ - ток көзін кернеу көзіне ауыстырғанда.

Тамаша ток және кернеу көздері бір-біріне түрлендірілуі мүмкін емес.

1. 2. Электр тізбектерінің негізгі міндеттері мен заңдары

Электр тізбегі жоғарыда қарастырылған қабылдағыштар мен электр энергиясы көздерінің жиынтығын қамтиды, олар өзара электр сымдарымен байланысты.

Егер барлық энергия көздерінің шамалары және тізбектің пассивті элементтерінің параметрлері белгілі болса, онда осы элементтердің әрқайсысында ток пен кернеуді анықтау міндеті қойылады. Бұл есеп тізбекті есептеудің тура міндеті деп аталады, ол жалғыз шешім.

Егер тізбектің қандай да бір элементінде ток (немесе кернеу) және тармақтарды қосу тәсілі белгілі болса, онда тізбектің басқа учаскелерінде токтарды анықтау бойынша Есеп және энергия көздерінің тізбегін қоректендіретін шамалар пайда болады. Мұндай міндет кері тапсырма деп аталады; ол бірнеше шешімдер болуы мүмкін. Бұл екі мәселе - тізбекті талдау есептері санатына жатады. Кернеу көздерінің кернеуі мен ток көздерінің токтары әсер ету немесе кіріс сигналдары деп аталады. Барлық қалған Токтар мен кернеулер осы әсерлерге пікір немесе реакциялар деп аталады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.