Предмет: Электртехникасының теориялық негіздері
Тип: Бақылау жұмыс
Объем: 47 стр.
Год: 2012
|
Закрыть
|
Тұрақты тоқтың сызықты электр тізбектерін есептеу әдістері мен негізгі заңдары
Жоспар
1 Тұрақты тоқтың сызықты электр тізбектерін есептеу әдістері мен негізгі заңдары 3
1.1 Негізгі анықтамалары мен түсініктемелері 3
1.2 Ом, Кирхгоф заңдары 8
1.2.1 Ом заңы 8
1.3 Сызықты электр схемаларын түрлендіру 19
1.3.1 Элементтердің бірізді, параллель және аралас қосылуы 19
1.3.2 Элементтерді «үшбұрыштан» баламалы «жұлдызшаға» түрлендіру 21
1.3.3 «Жұлдызшаны» «үшбұрышқа» түрлендіру 23
1.3.4 ЭҚК көздерін ауыстыру 24
1.4 Контурлық токтар әдісі 25
1.4.1 Контурлық токтар әдісін қолдану 25
1.4.2 Тізбектердің контурлық теңдеулерін қалыптастыру үшін топологиялық матрицаларды қолдану 29
1.5 Екі түйін және түйіндік потенциалдар (кернеулер) әдістері. Потенциалдық диаграмма 30
1.5.1 Түйіндік потенциалдар (кернеулер) әдісі 30
1.5.3 Потенциалдық диаграмма 34
1.6 Баламалы генератор әдісі (активті екіұштық, бос жүріс және қысқа тұйықталу) 35
1.7 Активті екіұштықтан жүктемеге максимал қуатты беру шарттары 38
1.8 Екісымды тасымалдау желілері бойынша энергияны беру 40
1.9 Беттесу (суперпозиция) әдісі және принципі 42
1.10 Компенсация принципі 44
1.11 Электр тізбектеріндегі сызықты қатынастар 45
Әдебиет 47
1 Тұрақты тоқтың сызықты электр тізбектерін есептеу әдістері мен негізгі заңдары
1.1 Негізгі анықтамалары мен түсініктемелері
Электрлік тізбек – электрмагниттік және энергия мен ақпараттың басқа түрлерін өндіру, тасымалдау, тарату және өзара түрлендіру үшін арналған құрылғылар жиынтығы.
Электрлік тізбектің негізгі құрылғылары – электрмагниттік энергияның көзі, электр энергиясын тасымалдау үшін арналған құрылғылар, электрмагниттік энергияны түрлендіру үшін арналған құрылғылар және қабылдағыштар.
Электрмагниттік энергияның көзі − бұл жылулық, механикалық, химиялық және энергияның басқа түрлерін электрмагниттік (генераторлар, гальваникалық элементтер, жылулық элементтер, аккумуляторлар және т.б. құрылғылар) энергияға түрлендіретін құрылғы.
Электрмагниттік энергияны тасымалдайтын құрылғылар – ауалық және кабельдік электр тасымалдау желілері, антенналар және т.б.
Электрмагниттік энергияны түрлендіру құрылғылары – токтар мен кернеулердің шамалары (трансформаторлар), айнымалы токтың жиілігі (жиіліктің бөлгіштері мен көбейткіштері), кернеу мен токтың түрі өзгеретін электртехникалық құрылғылар.
Электрмагниттік энергияның қабылдағыштары (жүктеме) – электрмагниттік энергияны механикалық (электрқозғалтқыштар), жылулық (қыздыру құрылғылары), химиялық (электролизді құрылғылар), жарықтық (жарықтандыру шамы) және энергияның басқа түрлеріне түрлендіретін өндірістік, ауыл шаруашылық және тұрмыстық электртехникалық құрылғылар.
Электр тізбектерінің теориясында есептеулер мен талдау жүргізгенде активті және пассивті элементтерді айырады. Электрлік тізбектің активті бөлігі электрмагниттік энергияның көздерінен тұрады, ал олар ЭҚК (электр қозғаушы күші) және ток көздеріне бөлінеді. Активті элементтер – қорек көздері. Активті бөлігі «А» әріпімен тікүшбұрыш түрінде белгіленеді. Электр тізбектің пассивті бөлігінде электрмагниттік энергияның көздері болмайды. Пассивті элементтерге резисторлар, индуктивтілік орауыштары, конденсаторлар, жартылайөткізгішті аспаптар және т.б. жатады. Пассивті бөлім «П» әріпімен тікүшбұрыш түрінде белгіленеді. Параметрлер – пассивті элементтерді көлемдік бағалайтын шамалар, оларға кедергілер, индуктивтілік және сыйымдылық жатады.
1.2 Ом, Кирхгоф заңдары
Электртехникасының негізгі заңдары тұрақты және айнымалы токтардың сызықты және сызықты емес тізбектері үшін қарастырылады. Бұл заңдарды тұрақты токтың айнымалы тізбектері үшін қолданайық.
Тұрақты токта индуктивтілігі бар тармақтың кедергісі нөлге тең, ал сыйымдылығы бар тармақтың кедергісі шексіздікке тең. Сондықтан, қалыптасқан режимдегі тұрақты токтың электр тізбектерін қарастырғанда схеманың пассивті элементтері ретінде резистивті элементтер болады, ал активті болып ток немесе ЭҚК тұрақты көздері саналады. Индуктивтілік пен сыйымдылық айнымалы ток тізбектерінің схемаларында және бір режимнен басқа режимге өткен кезде электрлік тізбектерде пайда болатын ауыспалы үрдістерде ескеріледі.
1.3 Сызықты электр схемаларын түрлендіру
Электр тізбектерін есептеген кезде, осы тізбектердің схемаларын қарапайым және есептеу үшін ыңғайлы схемаларға түрлендірген дұрыс, мысалы бірконтурлы немесе екі түйіні бар схемалар. Осындай түрлендірулерге тұрақты және айнымалы токтың сызықты тізбектері жатады. Төменде тұрақты ток тізбектеріне қатысты түрлендірулер қарастырылған, бірақ сондай түрлендірулер айнымалы ток тізбегінде де қолданылады.
1.3.2 Элементтерді «үшбұрыштан» баламалы «жұлдызшаға» түрлендіру
Үш кедергіні (тармақты) жалғағанда үшбұрыш шықса, онда 1.26,а суретінде көрсетілген жалғанысты «үшбұрыш» қосылу деп атайды.
Үш кедергі 3 сәуле тәрізді жұлдызшаға жалғанса, онда 1.26, б суретінде бейнеленген жалғанысты «жұлдызша» жалғау деп атайды.
1.3.4 ЭҚК көздерін ауыстыру
ЭҚК көздерін ауыстыру негізіне есептеулерді жеңілдету үшін Кирхгофтың екінші заңы бойынша токтар қосынды контурлық ЭҚК-мен анықталады.
Кез-келген тармақтан ЭҚК көзін жою үшін осы тармаққа 1.27, в суретінде бейнеленген орнын толтыратын ( тең және оған қарама- қарсы) ЭҚК енгізеді.
1.4 Контурлық токтар әдісі
1.4.1 Контурлық токтар әдісін қолдану
Контурлық токтар әдісі негізгі әдістердің біреуі болып саналады және ол тұрақты және айнымалы токтың сызықты тізбектерінде қолданылады.
Әдістің маңызы болып, ізделулі белгісіз шамалар ретінде тізбек тармақтарындағы нақты токтар қарастырылмайды, ал шартты контурлық токтар деп аталатын токтар алынады. Контурлық токтардың саны тізбектегі тәуелсіз контурлардың санына тең және тармақтардағы токтардың санынан аз болады. Сондықтан, контурлық токтар әдісін қолданған кезде Кирхгофтың екінші заңы бойынша жазылған теңдеулер жеткілікті. Контурлық токтар әдісін контурлардың саны шамалы тізбектер үшін және де ток көзі бар тізбектер үшін қолданған дұрыс.
1.4.2 Тізбектердің контурлық теңдеулерін қалыптастыру үшін топологиялық матрицаларды қолдану
Резисторлары мен ЭҚК көздері бар b тармақтардан және m тәуелсіз контурлардан тұратын электрлік тізбекті қарастырайық.
Тізбектің әр тармағын өзіне тұйықталған қарапайым тізбек ретінде қарастырайық. Осы қарапайым тізбектердің жиынтығын Кирхгофтың екінші заңы бойынша кернеулер теңдігінің матрицалық теңдеуін келесідей жазамыз
1.5.3 Потенциалдық диаграмма
Потенциалдық диаграмма – Кирхгофтың екінші заңының графикалық түрде бейнеленуі. Ол тұйық контур үшін салынады және есептеулердің дұрыстығын тексереді: диаграмманың басы мен соңының потенциалдары бір нүктенің потенциалдары сияқты сәйкес келуі керек. Диаграмма салына бастайтын нүктенің потенциалын нөлге тең деп алады. Ол үшін тік өсі бойынша тізбектің кедергілері салынады, ал көлденең өсі бойынша схемадағы нүктелердің потенциалдары салынады. Егер токтардың бағыттары айналу бағытпен сәйкес келсе, онда кедергілердегі кернеудің кемуі «плюс» таңбасымен ескеріледі және ЭҚК бағыты айналу бағытпен сәйкес келсе, ол да «плюс» таңбасымен алынады.
1.6 Баламалы генератор әдісі (активті екіұштық, бос жүріс және қысқа тұйықталу)
Көп жағдайларды тек қана бір тармақтың тогын анықтау керек болады. Ол үшін белгісіз тармақты белгілеп, тізбектің қалған бөлігін 1.32 суретінде көрсетілгендей активті екі ұштық түрінде көрсетеді. ЭҚК немесе ток көздері болғандықтан, бұл екіұштық активті болады және оның қыспақтарына белгісіз тармақ қосылады.
1.10 Компенсация принципі
Компенсация принципінің маңызы келесіде: тармақтың кез-келген кедергісін ЭҚК алмастыруға болады және оның мәні сол кедергідегі кернеудің кемуіне тең, ал бағыты кедергідегі токтың бағытына қарама-қарсы болады және де бұл кезде электр тізбектегі токтың таралуы өзгермейді.
Күрделі электр тізбегінде r кедергісі бар тармақты белгілейміз, ал тізбектің қалған бөлігін 1.40, а суретінде бейнеленген активті екіұштықпен алмастырамыз.
1.11 Электр тізбектеріндегі сызықты қатынастар
Сызықты электрлік тізбектің бір тармағында ЭҚК немесе кедергі өзгерген кезде сол тізбектің кез-келген екі тармағының кез-келген екі шамасы өзара сызықты тәуелділікпен байланысады
