Коло змінного струму з ємністю. Коло змінного струму з R, C. Повний опір. Закон Ома. Векторна діаграма. Енергетичний процес

Трансформатор. Особливості котушки з феромагнітним осердям.

Режими роботи трансформатора:

А) Номінальний -режими на який розрахований трансформатор заводом який його виготовляє.

Б) Холостий хід -«КК» коли на первинну обмотку надається номінальна напруга, а вторинна-розімкнена.

В) Коротке замикання (аварійний режим) коли на первинну обмотку надається мінімальна напруга короткого замикання,а вторинна обмотка замкнена накоротко.

Втрати енергії в трансформаторі бувають 2 типи:

Електричні -прямопропорційні квадрату струму і активному опору катушок.Елек.втрати виникають в обмотках при проходженні струму та нагріванні.
Магнітні -виникають в осердях за рахунок систематичного перемагнічування змінним магнітним полем.
Для зменшення магнітних втрат осердя виготовляють не з цінного матеріалу,а набирають з окремих частин електротехнічної сталі.
Магнітні втсрати визначаються в режимі холостого ходу,а електричні в режиммі короткого замикання.

На замкнутый сердечник из ферромагнитного материала различной формы и размеров наматываются проводники, по которым протекает переменный ток. Протекающий ток создает вокруг катушки переменный магнитный поток, большая часть которого вследствие высокой магнитной проницаемости ферромагнетика замыкается по материалу Ф0. Существенно меньшая часть магнитного потока охватывает витки катушки, замыкаясь по воздуху, и образует т.н. поток рассеяния Фs. Основной поток и поток рассеяния отличаются друг от друга не только количественно, но и принципиально. Поток рассеяния замыкается по среде, магнитная проницаемость которой не зависит от напряженности магнитного поля. Поэтому его величина линейно связана с величиной тока катушки. Основной поток замыкается по ферромагнетику, обладающему сильно выраженной нелинейной зависимостью магнитной проницаемости от напряженности поля и неоднозначной связью между ними. Все это делает невозможным общий точный анализ процессов в катушке и требует принятия допущений, позволяющих рассматривать катушку как объект с линейными характеристиками. Расчёт трёхфазной цепи Электротехника курсовая работа.

3. До кола з індуктивністю L= 19,1 мГн прикладена напруга u=169sin(314t - 30˚);R=18 Ом. Визначити діюче значення струму І в колі, реактивну потужність Q, максимальну енергію магнітного поля котушки.

Только там тема такая. U находится за формулой U=Umax/ корень из 2

Где U max = 169.

Надо подставить и пересчитать

Білет №8

1. Поняття про складні кола. Другий закон Кіргхофа. Розрахунок кіл методом рівняння Кіргхофа.

2. Принцип дії і конструкція трансформатора. Коефіцієнт трансформації. Коефіцієнт корисної дії.

3. Задача на розрахунок змішаного з`єднання резисторів.

Складним наз. Коло яке вістить два або більше джерела електричної енергії.

Для обчислення складних ел. Кіл:

1) метод рівнянь кірхгофа

2) метод контурних струмів

3) метод вузлових потенціалів

4)метод накладання

5) метод перетворення трикутника в зірку

6) метод двох вузлів

7)метод еквівалентного генератора

Ці метода використовуються для обчислення ел. Кіл постійного струму та змінного.

1. Другий закон Кіргофа – алгебраїчна сума ЕРС в замкнутому контурі дорівнює сумі спадів напруг на всіх опорах даного контура

Порядок розрахунку:

1) Задаємо довільно напрямок струмів у всіх гілках.

2) Складаємо вузлові рівняння за 1-м законом кірхгофа. Кількість рівнянь на одиницю менша від кількості вузлів.

3) Складаємо контурні рівняння за 2-м законом кірхгофа. Кількість рівнянь дорівнює кількості контурів

4) Загальна кількість рівнянь = кількості невідомих у задачі.

2.Трансформатор – статичний електромагнітний пристрій який слугує для перетворення змінного струму однієї напруги в змінний струм другої напруги при незмінній частоті.

В основі роботи трансформатора лежить явище електромагнітної індукції.

Коефіцієнт трансформації – K=E1/E2=N1/N2=I1/I2=Uxx1/Uxx2.

ККД – відношення корисної потужності до спожитої. N=(P2/P1) * 100%.

Білет №9

1. Поняття про активні кола. Операційний підсилювач. Поняття про негативний зворотній зв`язок. Схема заміщення.

2. Принцип дії і конструкція трансформатора. Коефіцієнт трансформації. Робочий режим трансформатора.

3. У коло послідовно конденсатор з ємністю С= 12 мкФ та резистор R=300 Ом. Напруга на затискачах кола U=110 В,частота f=200 Гц.Знайти I;U_a;U_c;P;Q;W_c_.

1.1.Активні кола - це кола в яких енергія на виході більша (підсилена) ніж на вході. В активних колах присутні активні елементи(транзистори або лампи)

Операці́йний підси́лювач (рос. операционный усилитель, англ. operational amplifier, нім. Operationsverstärker m) — підсилювач постійного струму з диференційним входом, що має високий коефіцієнт підсилення. Призначений для виконання різноманітних операцій над аналоговими сигналами, переважно, в схемах з від’ємним зворотним зв’язком (ВЗЗ). Операційні підсилювачі застосовуються в різноманітних схемах радіотехніки, автоматики, інформаційно-вимірювальної техніки, - там, де необхідно підсилювати сигнали, в яких є постійна складова.

В даний час ОП отримали широке застосування, як у вигляді окремих мікросхем, так і у вигляді функціональних блоків - у складі складніших мікросхем. Така популярність обумовлена тим, що ОП є універсальним блоком з характеристиками, близькими до ідеальних, на основі якого можна побудувати безліч різноманітних електронних вузлів.

Ідеальний ОП описується формулою (1) і має такі параметри:

1) нескінченно великий коефіцієнт підсилення з розімкненою петлею зворотного зв'язку G_open-loop [2];

2) нескінченний великий вхідний опір входів V- і V+ (іншими словами, струм, що протікає через ці входи, рівний нулю);

3) нульовий вихідний опір виходу ОП;

4) нескінченно велика швидкість наростання напруги на виході ОП;

5) смуга пропускання: від постійного струму до безкінечності.

Негативний зворотний зв'язок (НЗЗ) — тип зворотнього зв'язку, при якому вихідний сигнал передається назад на вхід для погашення частини вхідного сигналу^[1].

Принцип НЗЗ

Негативний зворотній зв'язок робить систему більш стійкою до випадкової зміни параметрів.

Методи математичного аналізу систем, у тому числі й охоплених негативним зворотнім зв'язком, детально розглядаються теорією автоматичного управління.

Еквівале́нтна схе́ма (схема заміщення, еквівалентна схема заміщення) — електрична схема, у якій всі реальні елементи заміщені максимально близькими за функціональністю, ідеальними елементами.

Для складання еквівалентних схем використовують ідеальні елементи:

Резистор. Ідеальний резистор характеризується тільки своїм електричним імпедансом. Паразитна індуктивність, паразитна ємність, а також опір виводів рівні нулю.

Конденсатор. Ідеальний конденсатор характеризується тільки своєю електричною ємністю. Паразитна індуктивнісь, втрати, а також опір виводів рівню нулю.

Котушка індуктивності. Ідеальна котушка індуктивності характеризується тільки своєю електричною індуктивністю. Паразитна ємність, втрати, а також опір виводів рівню нулю.

Генератор напруги. Ідеальний генератор напруги характеризується тільки своєю електричною напругою. Внутрішній опір і опір виводів рівні нулю.

Генератор струму. Ідеальний генератор струму характеризується тільки своїм електричним струмом. Внутрішній опір рівний нескінченності, а опір виводів та інші втрати рівні нулю.

Питання 2

Трансформа́тор — пристрій, що використовується для перетворення електричної енергії одного рівня напруги в електричну енергію іншого рівня напруги.

Будова й принцип дії

Найпростіший трансформатор складається з обмоток на спільному осерді. Одна з обомоток під'єднана до джерела змінного струму. Ця обмотка називається первинною. Інша обмотка, вторинна, служить джерелом струму для навантаження. Створений струмом у первинній обмотці змінний магнітний потік викликає появу е.р.с. у вторинній обмотці, оскільки обидві обмотки мають спільне осердя. Співвідношення е.р.с. у вторинній обмотці й напруги на первинній залежить від кількості витків у обох обмотках. В ідеальному випадку

де індексом P позначені величини, що стосуються первинної обмотки, а індексом S — відповідні величини для вторинної обмотки, U — напруга, N — кількість витків, I — сила струму.

Таким чином, перетворення напруги й сили струму в трансформаторів визначається кількістю витків у первинній та вторинній обмотках. Напруга пропорційна кількості витків, тоді як сила струму обернено пропорційна їй.

Коефіціент трансформації:

К=Е1/E2=Uxx1/Uxx2=N1/N2=i2/i1

Рабочий режим — это работа трансформатора при подключенных потребителях или под нагрузкой (под нагрузкой понимается ток вторичной цепи — чем он больше, тем больше нагрузка). К трансформатору подключаются различного рода потребители: электрические двигатели, освещение и т. п.

По типу осердя бувають:

-Стрижневі

-Броневі

-Тороїдальні

2.3 Робочі режими трансформатора:

-номінальний. Режим на який розрахован трансформатор

-холостий хід. Коли на першу обмотку подають напругу а вторинна розімкнута

-коротке замикання. Коли на первинну подаеться мінімальна напруга – а вторинна замкнена.

3. У коло послідовно конденсатор з ємністю С= 12 мкФ та резистор R=300 Ом. Напруга на затискачах кола U=110 В,частота f=200 Гц.Знайти I;Ua;Uc;P;Q;Wc.

Білет №10

Явище електромагнітної індукції. ЕРС у провіднику, контурі, котушці. Закон Ленца.
Поняття про перехідні процеси. Закони комутації. Перехідні процеси в колі з RL.
Змінна напруга u=226sin314t прикладена до кола з конденсатором ємністю C=60 мкФ. Визначити діюче значення струму,Q,W_c.Записати рівняння миттєвого значення струму в колі.

Задача

Дано:

Розвязання

u=226sin314t

тоді (частота) = 314 Xc = = = = 53 Ом

u(миттєве)=226 В

С=60мкФ= 60 × U (постійне)= = 159 В

Знайти:Q,Wc, I= = = 3 А
записати рывняння i Q= (-Xc) = 477 ВАР

Wc= = 0,75 Дж

i=I× =3 × = 4,2 А

i=4,2sin314t

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Питання 1

Електромагні́тна інду́кція — виникнення електрорушійної сили у провіднику, що перебуває у змінному магнітному полі.

Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням:

— електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнтіному полі, у вольтах

N — кількість витків у котушці

Φ — магнітний потік у веберах

Якщо в провіднику виникає електрорушійна сила, то відповідно, індукований в ньому струм буде визначатися за законом Ома формулою

, де R — опір провідника. Такий струм називається індукційним струмом.

Закон Ленца: індукційний струм, що виникає в замкненому контурі, протидіє зміні магнітного потоку, який збуджує цей струм.

Питання 2

Перехідним процесом називається особливе явище, яке виникає в ел. колах при вмиканні і вимиканні джерел ел. енергії, при зміні параметрів R L C, а також при короткому замиканні.

1 закон комутації (коло з L): Струм в індуктивності не може змінюватися стрибкоподібно, оскільки всій його зміні протидіє ЕРС самоіндукції або цей закон звучить так: В колах з індуктивністю стум не може доягти максимального значення миттєво.

2 закон комутації: напруга на конденсаторі не може змінюватися стрибкоподібно оскільки напруга на зарядженому конденсаторі протидіє напрузі на затискачах джерела електричної енергії, тобто протидіє руху зарядів від джерела ЕРС до конденсатора або в ел колах з ємністю конденсатор не може заряжатися миттєво.

Перехідні процеси в колі з Rl: При замиканні кола виникає струм, який збільшується від 0 до деякого усталеного значення, що визначається за законом Ома. Сталою часу в колі з L називається час протягом якого струм в колі досягає 63 відсотки від усталеного значення і визначається за формулою =

Струм в колі складається з двох частин: Усталеного зачення і уявного (який протилежний за напрямком усталеному). При підключенні котушки L струм визнач

I(1- ). При відключенні L I

=U

Білет №11

1. Індуктивність. Енергія магнітного поля. Явище самоіндукції. Явище взаємоіндукції, ЕРС взаємоіндукції.

Перехідні процеси в колі з RC. Закони комутації.

В колі включені послідовно котушка індуктивності L=200 мГн, конденсатор С= 83 мкФ і активний опір R=6 Ом. Напруга на затискачах кола U= 120 В,f=160 Гц. I;U_a;U_L_;U_c_;W_L_;W_c_.

Билет 11

Індуктивність — фізична величина, що характеризує здатність провідника нагромаджувати енергію магнітного поля, коли в ньому протікає електричний струм.

Позначається здебільшого латинською літерою L, в системі Cl вимірюється в Генрі.

Дорівнює відношенню магнітного потоку Φ через контур, визначений електричним колом, до величини струму І в колі, тобто

.

Енергія магнітного поля, створеного електричним струмом у колі, визначається формулою

.

Магні́тне по́ле — складова електромагнітного поля, за допомогою якої здійснюється взаємодія між рухомими електрично зарядженими частинками.

Енергія магнітного поля в просторі задається формулою

.

Відповідно, густина енергії магнітного поля дорівнює

.

Енергія магнітного поля провідника зі струмом дорівнює:

,

де - сила струму, а - індуктивність, що залежить від форми провідника.

Самоіндукція — явище виникнення електрорушійної сили в провіднику при зміні електричного струму в ньому. Знак електрорушійної сили завжди такий, що вона протидіє зміні сили струму. Самоіндукція призводить до скінченного часу наростання сили струму при вмиканні джерела живлення і спадання струму при розмиканні електричного кола.

Величина електрорушійної сили самоіндукції визначається за формулою

,

де — е.р.с., — сила струму, L — індуктивність.

взаємоіндукція - явище магнітного зв'язку електричних контурів, яке проявляється у виникненні електрорушійної сили індукції в одному з них при зміні струму в іншому. Явище В. і. широко використовується в електро- і радіотехніці, зокрема, воно лежить в основі дії трансформатора. Кількісною характеристикою магнітного зв'язку електр. контурів є взаємна індуктивність.

Взаємною індукцією називається явище наведення ЕРС у контурі при зміні струму в іншому контурі. Наведену (індуковану) ЕРС називають ЕРС взаємоіндукції .

Нехай є два контури, що віддалені на певну відстань один від одного (рис.48). По контурах проходять струми та . Струм утворює магнітний потік , який частково замикається не зчіплюючись з іншим контуром () і частково проходить через другий контур (). Для наочності на рисунку зображено тільки по одній силовій лінії кожного з цих потоків. Струм утворює магнітний потік _,який також проходить крізь другий контур (), а частково проходить через перший контур ():

.

У загальному випадку контури містять та витків. Повне потокозчеплення контурів:

;

Знак «+» має місце, коли потік взаємоіндукції має напрямок узгоджений з потоком самоіндукції, що створюється струмом даного контуру.

Взаємною індуктивністю називають відношення потокозчеплення взаємної індукції до струму, який її індукував:

[Гн].

Для лінійних кіл

ЕРС взаємоіндукції:

3. В колі включені послідовно котушка індуктивності L=200 мГн, конденсатор С= 83 мкФ і активний опір R=6 Ом. Напруга на затискачах кола U= 120 В,f=160 Гц. I;Ua;UL;Uc;WL;Wc.

Білет №12

1.Синусоїдальна ЕРС, її одержання. Параметри змінного струму. Коло змінного струму з резистором. Закон Ома. Векторна діаграма. Енергетичний процес.

2. Перехідні процеси в колах другого порядку. Перехідні процеси у колах RLC при впливі напруги прямокутної форми.

3.Послідовний коливальний контур з L=0,25 мГн;C=250 пФ;R=25 Ом. Визначити добротність контура, характеристичний опір та резонансну частоту.

1. Змінний струм – це струм, який змінюється з часом, за величиною і напрямком.

ПАРАМЕТРИ ЗМІННОГО СТРУМУ:

Період – час протягом якого синусоїда здійснює повне коливання.

Частота змінного струму - кількість коливань за сек. Обернено до періода.

Амплітудні значення сонусоїдноїдної: струму, ЕРС, напруги – макс. Значення цих величин за даний період.

Миттєві значення: струму, ЕРС, напруги – значення цих величин в даний момент часу.

Діюче значення: струму, ЕРС, напруги – таке значення постійного струму, яке за періодом змінного струму при даному опорі виділяє стільки тепла, скільки виділяє змінний струм за той самий час.

Кутова частота – швидкість обертання радіус вектора за одиницю часу.

Коло змінного струму з резистором

Властивості кола:

- Струм та напруга збігаються.

- Діюче значення струму = відношеню діючому значенню напруги та активном у опору кола.

- В цьому колі витрачається енергія не обернено перетвор. На активному опорі в інші види енергії.

Закон Ома

Опір - це основна електрична характеристика провідника. Він виражає міру протидії речовини провідника напрямленому рухові вільних заряджених частинок у ньому.

Графічну залежність сили струму від напруги називають вольт-амперною характеристикою. Відповідно до закону Ома для провідника з опором R така залежність прямолінійна. Нахил прямої залежить від опору ділянки кола

Цепи второго порядка – цепи, свободные процесы в которых описывается диф. Уравнениями второго порядка.

При наявності 2 реактивних елементів в полі виникає коливальний процес, ці коливання – вільні.

Вільні коливання викликають спотворення сигналів.

Коло другого порядку характеризуються характеризуючим опором:

Добротнісить:

Взагалі від цього співвідношення переход. Процес має 3 режими:

1) Коливальній режим

2) Критичний режим

3) Аперіодичний

Решение задачи

1) Щильність сигналу

2) Кількість необхідний гармонік N=2q

3) Постійна складова спектру сигналу

4) Амплітуди гармонічних складових

5) Ширина спектру сигналу

6) Діюче значення напруги в спектрі сигн.

7) Ряд Фурьє

Білет №13

1. Коло змінного струму з індуктивністю, коло змінного струму з R,L. Закон Ома. Векторна діаграма. Енергетичний процес.

2. Диференцюючі і інтегруючі кола. Призначення, їх переваги.

3. Добротність послідовного коливального контуру Q=60.Визначити силу струму,яку він споживає в момент резонансу,якщо U=30 В;L=27 мГн; C=30 пФ.

1) Коло змінного струму з індуктивністю, коло змінного струму з R,L. Закон Ома. Векторна діаграма. Енергетичний процес.

Закон Ома:

Зако́н О́ма — це твердження про пропорційність сили струму в провіднику прикладеній напрузі.

Закон Ома справедливий для металів і напівпровідників при не надто великих прикладених напругах. Якщо для елемента електричного кола справедливий закон Ома, то говорять, що цей елемент має лінійну вольт-амперну характеристику.

Закон ома для ділянки кола I=U/R

Для повного кола I=U/r+R

Для кіл змінного струму I=U/Z

В диференційному вигляді – J= сигма Е

Векторна діаграма:

Знаходимо векторну діаграму:

Ur=I*R

Ul= I * Xl

Uc=I*Xc

Вибираємо масштаб

Поехали)

Енергетичний процес -

2)Диференциюючі та інтегруючі кола

Диференцююучими – наз. 4-полюсники, миттєві напруги на виході яких пропорційні похідні за часом від миттєвих напруг на вході. В якості пасивних диферепнцюючих кіл на практиці

найчастіше використовують RC-кола. Zв колі R<<Xc, то таке коло э практично диферецюючими. По 2 закону Кірхгофа u1 = uC + uR = uC + Ri

В колі з ємністю:

Ідеальне диференціювання могло б бути якби U1=Uc але це можливо тільки якщо R=0, так як вихідна напруга =0, то коло практично втрачає зміст. Таким чином, чим менший опір в порівнянні з опором Хе, тим ближча вихідна напруга до похідної по часу від вхідної напруги, тим менший коефіцієнт передачі кола і відповідно менше значення вихідної напруги.

Оскільки ідеальне дефернційування неможливе, встановлюють критерії які дозволяють визначити які кола можна вважати практично дефернцюючими. Тобто

Коло для якого то для всіх сигналів в діапазоні від 0 -90 , таке коло є практично діференціюючим. Але з одним недоліком, коефіцієнт передачі набагато менший 1.

На практиці є ще один критерій – стала часу Е повинна бути такой, при якій коеф передачі чотириполюсника:

Це відбуваеться у випадках коли R=Xe

Кола з такими параметрами називають КВАЗІДИФЕРЕНУЮЮЧИМИ, що означає «частково диферецуюючими»

Для квазідиферетуюючих кіл

Якщо стала часу Е не перебільшує значення то таке коло є диференцюючим, якщо не перебільшує , то квазідиферецючим.

Активні диференцюючі кола не мають недоліки такі як пасивні:

1. Значно досконаліший.

2. Коеф. Передачі близький до 1 або навіть більше 1.

3. Частотний діапазон ширший.

Інтегруючим – наз. 4-полюсник миттєві напруги на виході яких пропроц. Інтегралу від вхідної напруги.

Вихідна напруга в інтегруючому колі має таку форму при якій похідна в часі від вихідної напруги повторює вхідну напругу.

Тривалість сигналів на виході інтегр. Кіл. Більша тривалості вхідних сигналів, тому інтегруючі кола називають «подовжувачами»

Функції:

1. Зменш. Дію імпульсних завад.

2. Перетвор. Сигнали.

ЗАДАЧА

Білет №14

1.Коло змінного струму з ємністю. Коло змінного струму з R, C. Повний опір. Закон Ома. Векторна діаграма. Енергетичний процес.

2. Класифікація чотириполюсників. Рівняння передачі чотириполюсників.

3. Визначити ємність послідовного коливального контуру, резонансну частоту та смугу пропускання, якщо відомо,що характеристичний опір 1 кОм,L=0,25 мГн,R= 25 Ом.

Коло змінного струму з ємністю. Коло змінного струму з R, C. Повний опір. Закон Ома. Векторна діаграма. Енергетичний процес.