Скачать презентацию Лекция 4 Элементы r L C M Мощность Скачать презентацию Лекция 4 Элементы r L C M Мощность

Лекция 04, ФЭТП, Тэттэр-Пономарев.ppt

  • Количество слайдов: 35

Лекция 4 Элементы r, L, C, M. Мощность. Энергия. Повторение материала лекций 1 – Лекция 4 Элементы r, L, C, M. Мощность. Энергия. Повторение материала лекций 1 – 3. Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Элементы электрических цепей: 2 Пассивные - сопротивление - индуктивность - ёмкость - взаимная индуктивность Элементы электрических цепей: 2 Пассивные - сопротивление - индуктивность - ёмкость - взаимная индуктивность Активные - источники напряжения (ЭДС)1 - источники тока 1 ЭДС – электродвижущая сила Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 1. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

3 Сопротивление, Ом Идеализированный элемент электрической цепи, в котором происходит необратимый процесс преобразования электрической 3 Сопротивление, Ом Идеализированный элемент электрической цепи, в котором происходит необратимый процесс преобразования электрической энергии в тепловую Проводимость, См = Ом – 1 Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 1. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

4 Закон Ома Георг Симон Ом (1787 – 1854) Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра 4 Закон Ома Георг Симон Ом (1787 – 1854) Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 1. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

5 Мощность, Вт Это скорость поступления энергии от источника в электрическую цепь. Электрическая энергия, 5 Мощность, Вт Это скорость поступления энергии от источника в электрическую цепь. Электрическая энергия, Дж при i = I = const P r = U r Ir = r I r 2 W = r I r 2 t Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Индуктивность, Гн 6 Идеализированный элемент электрической цепи, способный накапливать энергию магнитного поля Ом. ГУПС, Индуктивность, Гн 6 Идеализированный элемент электрической цепи, способный накапливать энергию магнитного поля Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 1. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

7 Теорема компенсации Участок цепи с сопротивлением r и током I можно заменить ЭДС, 7 Теорема компенсации Участок цепи с сопротивлением r и током I можно заменить ЭДС, равной r. I и направленной встречно току (и наоборот) Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

8 Переменный ток i. L наводит в катушке переменный магнитный поток Ф, который, в 8 Переменный ток i. L наводит в катушке переменный магнитный поток Ф, который, в свою очередь, обусловливает появление ЭДС самоиндукции: – потокосцепление, Вб Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 1. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Потокосцепление и ток связаны соотношением: 9 При постоянной L: Падение напряжения на индуктивности u. Потокосцепление и ток связаны соотношением: 9 При постоянной L: Падение напряжения на индуктивности u. L равно по величине e. L и противоположно по знаку: При постоянном токе напряжение на индуктивности равно нулю. Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

10 Мощность Энергия магнитного поля в индуктивности: Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. 10 Мощность Энергия магнитного поля в индуктивности: Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

11 Емкость, Ф Идеализированный элемент электрической цепи, накапливающий энергию электрического поля Ом. ГУПС, 2010 11 Емкость, Ф Идеализированный элемент электрической цепи, накапливающий энергию электрического поля Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 1. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Ток в емкости определяется количеством заряда в единицу времени: 12 q – Кл Заряд Ток в емкости определяется количеством заряда в единицу времени: 12 q – Кл Заряд и напряжение на емкости связаны соотношением: При постоянной C: При постоянном напряжении ток в емкости равен нулю Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

13 Мощность Энергия электрического поля емкости: Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. 13 Мощность Энергия электрического поля емкости: Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Схемы замещения электрических цепей 14 Реальные электрические цепи, содержащие элементы – резисторы, реостаты, катушки Схемы замещения электрических цепей 14 Реальные электрические цепи, содержащие элементы – резисторы, реостаты, катушки индуктивности, конденсаторы, соединительные провода, источники электрической энергии представляются в виде соединения элементов r, L, C, E, J. Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

15 Находящие широкое применение различные трансформаторы характеризуются кроме указанных еще одним параметром – взаимной 15 Находящие широкое применение различные трансформаторы характеризуются кроме указанных еще одним параметром – взаимной индуктивностью M, которая характеризует степень магнитной связи между его обмотками. Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

16 В состав цепей постоянного тока входят: – E, J (источники напряжения и тока); 16 В состав цепей постоянного тока входят: – E, J (источники напряжения и тока); – r (сопротивления). Элементы электрических цепей соединяются последовательно и параллельно. Законы Кирхгофа являются основой различных способов расчета электрических цепей. Многие частные задачи можно также решить с использованием преобразования цепей. Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 1. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Последовательность определения токов ветвей по законам Кирхгофа: 17 1. Выбираются направления токов ветвей. Число Последовательность определения токов ветвей по законам Кирхгофа: 17 1. Выбираются направления токов ветвей. Число токов равно числу ветвей схемы. Токи ветвей с источниками токов известны. 2. Записываются уравнения по первому закону Кирхгофа. Их число на единицу меньше числа узлов схемы. Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 1. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Последовательность определения токов ветвей по законам Кирхгофа: 18 (продолжение) 3. Выбираются независимые контуры и Последовательность определения токов ветвей по законам Кирхгофа: 18 (продолжение) 3. Выбираются независимые контуры и направления их обхода. 4. Записываются уравнения по второму закону Кирхгофа. При этом уравнения для контуров с источниками тока, не составляются! Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 1. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

19 В результате решения уравнений, составленных по первому и второму законам Кирхгофа, определяются токи 19 В результате решения уравнений, составленных по первому и второму законам Кирхгофа, определяются токи ветвей узел : I 1 – I 2 – I 3 = 0 контур : r 1 I 1 + r 2 I 2 = E контур : r 3 I 3 – r 2 I 2 = 0 Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Используя второй закон Кирхгофа можно определить напряжение между любыми точками схемы 20 Uab – Используя второй закон Кирхгофа можно определить напряжение между любыми точками схемы 20 Uab – r 4 I 3 – (r 2 + r 3)I 2 = 0; –Uab + r 5 I 4 = –E 2; Uab = r 4 I 3 + (r 2 + r 3)I 2 Uab = E 2 + r 5 I 4 Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Последовательность определения токов ветвей методом контурных токов 21 1. Выбираются независимые контуры и направления Последовательность определения токов ветвей методом контурных токов 21 1. Выбираются независимые контуры и направления контурных токов. 2. Записывается система уравнений в общем виде. Число уравнений равно числу независимых контуров схемы минус число контуров, содержащих источники тока. Количество слагаемых в левой части уравнения равно числу независимых контуров. ! Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 2. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Последовательность определения токов ветвей методом контурных токов 22 (продолжение) 3. Определяются коэффициенты при неизвестных Последовательность определения токов ветвей методом контурных токов 22 (продолжение) 3. Определяются коэффициенты при неизвестных – собственные и общие сопротивления контуров, а также контурные ЭДС. 4. Рассчитываются контурные токи. 5. Выбираются направления токов ветвей. 6. Определяются токи ветвей. Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 2. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Пример использования МКТ Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Пример использования МКТ Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. 23 Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

24 Выбираем независимые контуры так, чтобы ветвь с источником тока не оказалась общей для 24 Выбираем независимые контуры так, чтобы ветвь с источником тока не оказалась общей для контуров. Выбираем произвольно направления четырех контурных токов, причем один из них известен: I 44=J. В общем виде составляем систему уравнений относительно трех неизвестных контурных токов: r 11 I 11 + r 12 I 22 + r 13 I 33 + r 14 I 44 = E 11; r 21 I 11 + r 22 I 22 + r 23 I 33 + r 24 I 44 = E 22; r 31 I 11 + r 32 I 22 + r 33 I 33 + r 34 I 44 = E 33. Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

25 r 11 I 11 + r 12 I 22 + r 13 I 25 r 11 I 11 + r 12 I 22 + r 13 I 33 + r 14 I 44 = E 11; r 21 I 11 + r 22 I 22 + r 23 I 33 + r 24 I 44 = E 22; r 31 I 11 + r 32 I 22 + r 33 I 33 + r 34 I 44 = E 33. r 11= r 1+r 2; r 22= r 4+r 5+r 6; r 33= r 1+r 3+r 4; r 12= r 21= 0; r 14= 0; r 24= – r 4; r 13= r 31= –r 1; r 23= r 32= –r 4; r 34= r 3+r 4; E 11= E 2; E 22= E 3; E 33= –E 1; Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

26 Выбрав направления токов ветвей, получим: I 1= –I 33; I 5= I 22; 26 Выбрав направления токов ветвей, получим: I 1= –I 33; I 5= I 22; I 2= I 11; I 6= I 11 – I 33; I 3= I 33 + I 44; I 7= I 44=J. I 4= I 33 + I 44 – I 22; Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Последовательность определения токов ветвей методом узловых потенциалов: 27 1. Записывается система уравнений в общем Последовательность определения токов ветвей методом узловых потенциалов: 27 1. Записывается система уравнений в общем виде. Число уравнений системы на единицу меньше числа узлов схемы. ! Если в схеме содержится ветвь с источником ЭДС без сопротивлений, то φ2 = φ1 + Е. Приняв φ1, равным 0, получим φ2=Е. Уравнение для φ2 – убирается! Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 2. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Последовательность определения токов ветвей методом узловых потенциалов: 28 (продолжение) 2. Определяются коэффициенты при неизвестных Последовательность определения токов ветвей методом узловых потенциалов: 28 (продолжение) 2. Определяются коэффициенты при неизвестных – собственные и общие проводимости, а также задающие токи узлов. 3. Рассчитываются потенциалы узлов. 4. Выбираются направления токов ветвей. 5. Определяются токи ветвей. Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 2. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Пример использования МУП Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Пример использования МУП Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. 29 Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

30 В схеме 2 узла и 4 ветви или: I 4 = I 1 30 В схеме 2 узла и 4 ветви или: I 4 = I 1 + I 2 + I 3. Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Метод эквивалентного генератора 31 Схему, содержащую источники напряжения и тока, можно заменить простейшей, содержащей Метод эквивалентного генератора 31 Схему, содержащую источники напряжения и тока, можно заменить простейшей, содержащей ЭДС и сопротивление. Eг и rг – схема замещения генератора электрической энергии. Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

32 rг – входное сопротивление схемы относительно зажимов выделенной ветви. Источники E и J 32 rг – входное сопротивление схемы относительно зажимов выделенной ветви. Источники E и J заменяются их внутренними сопротивлениями. Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

33 Баланс мощностей На основании закона сохранения энергии мощность, потребляемая в электрической цепи, должна 33 Баланс мощностей На основании закона сохранения энергии мощность, потребляемая в электрической цепи, должна быть равна мощности, поставляемой источниками. В состав потребляемой мощности входит мощность, рассеиваемая в сопротивлениях, а также мощность источников, находящихся в режиме потребителей. Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Уравнение баланса мощностей имеет вид: 34 или Примеры для определения знаков слагаемых приведены на Уравнение баланса мощностей имеет вид: 34 или Примеры для определения знаков слагаемых приведены на рисунках а, б, в. a б Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. в Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.

Пример 35 Uab = Jrab; I 1 = Uab / r 1; I 1 Пример 35 Uab = Jrab; I 1 = Uab / r 1; I 1 = 1/1 = 1 А; I 2 = Uab / r 2; J = 2 А; r 1 = 1 Ом; r 2 = 1 Ом. Uab = 2· 0, 5 = 1 В; I 2 = 1/1 = 1 А; Pист = JUab; Pист = 2· 1 = 2 Вт; Pпотр = r 1 I 12 + r 2 I 22; Pпотр = 1· 12 + 1· 12 = 2 Вт; Ом. ГУПС, 2010 г. Кафедра теоретической электротехники. ФЭТП. Лекция № 4. Тэттэр А. Ю. , Пономарев А. В.