Основы начертательной геометрии Метрические задачи Электротехника Математика Информатика

Курсовая работа Расчет электрической цепи постоянного и переменного тока

По второму закону Кирхгофа для всех трех контуров:

    (1.9)

Закон Джоуля–Ленца позволяет определить количество тепловой энергии, которая выделяется на сопротивлении r при протекании по нему электрического тока. Математическая запись этого закона имеет вид:

 

Рисунок 1.4 – Схема сложной электрической цепи Мощность потерь и КПД трансформатора

, (1.10)

 где I значение тока;

 r сопротивление нагрузки;

 t время протекания тока.

Для характеристики скорости превращения электрической энергии в тепловую используют мощность, выражение для которой можно получить из закона Джоуля–Ленца,: Количество электрической энергии, превращающейся в потребителе в другой вид энергии, зависит от средней мощности P за период переменного тока, которая называется активной мощностью, измеряется в ваттамиваттах (Вт) и может быть определена из выражения

   (1.11)

Закон электромагнитных сил Ампера устанавливает взаимосвязь между током в проводнике и силой, действующей на этот проводник, если последний находится в равномерном магнитном поле. В соответствии с этим законом на прямолинейный  проводник с электрическим током, помещённый в равномерное магнитное поле, действует сила

Fэм=BIlsin α,

где B-магнитная индукция;

I-сила тока в проводнике;

l-длина проводника;

α-угол между током и магнитной индукцией.

Направление действия силы Ампера определяется правилом левой руки. В соответствии с этим правилом силовые магнитные линии должны входить в ладонь левой руки, четыре вытянутых пальца необходимо направить по направлению тока в проводнике, тогда отведённый в сторону большой палец укажет направление действия силы, действующей на проводник.

Закон электромагнитной индукции устанавливает связь между индуктированием ЭДС в электрических цепях и изменением магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную контуром цепи, или индуктированием ЭДС в проводнике при пересечении им магнитного поля. В соответствии с этим законом ЭДС, индуктируемая в цепи при изменении магнитного потока, проходящего через поверхность, ограниченную контуром, равна скорости изменения магнитного потока, взятой с отрицательным знаком,

e= – dФ/dt ,

где

Ф

  –

  магнитный поток;

t

 –

 время.

      На основании этого закона можно записать выражение для ЭДС, возникающих в обмотках машин переменного тока при пересечении их синусоидальным магнитным потоком,:

  , (1.12)

где

w

  –

число витков обмотки, в которой наводится ЭДС;

f

 –

частота изменения магнитного потока;

Фm

 –

амплитудное значение магнитного потока, пронизывающего вит-ки обмотки.

Выражение (1.12), называемое формулой трансформаторной ЭДС, широко используется при анализе электромагнитных процессов в трансформаторах, асинхронных и синхронных машинах.

ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Электротехника как наука теоретическая и прикладная вначале развивалась на основе постоянного тока, поскольку первыми источниками электрического тока были гальванические элементы. В этот период (1800 — 1850 гг.) были открыты основные закономерности электрических явлений: законы электрической цепи (Г. Ом и Г. Кирхгоф), тепловое действие электрического тока и его практическое использование (Э. Ленц, Д. Джоуль, 15. И. Петров), законы электромагнитной индукции и электромагнитных сил (М. Фарадей, Д. Максвелл, Э. Ленц, Л. Ампер, Б. С Якоби и др.), электрохимическое действие тока и т.д.

В дальнейшем по мере развития электроэнергетических установок и роста их мощности все больше выявлялся основной недостаток системы постоянного тока — трудность экономичной передачи электрической энергии на значительные расстояния. Возможность передачи электрической энергии па дальние расстояния, большая простота машин и другие преимущества обеспечили системе переменного тока широкое развитие. Однако и теперь, когда переменный ток занимает центральное место в электроэнергетике, многие потребители электрической энергии нуждаются в постоянном токе, который является для них либо единственным приемлемым по технологическим условиям родом тока (электрохимия), либо родом тока, обеспечивающим ряд технико-экономических преимуществ (электротранспорт, некоторые промышленные электродвигатели). Источниками питания для большинства современных установок постоянного тока являются различные преобразователи переменного тока в постоянный (электромашинные, электронно-ионные,  полупроводниковые) и в меньшей мере аккумуляторы, генераторы постоянного тока  и термоэлектрические батареи.

В электрических цепях как постоянного, так и переменного тока при любых возможных режимах одновременно происходит непрерывный процесс получения электрической энергии и преобразование ее в другие виды энергии.

ПРОСТЕЙШАЯ ЦЕПЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Основные понятия.

Электрические цепи в общем случае представляют собой сочетание следующих элементов:

1) источников электрической энергии — генераторов;

2) электроприемников,  преобразующих электрическую энергию в другие виды энергии;

3)  устройств, связывающих источники электрической энергии с электроприемниками.


На главную