Сопротивление цепи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача №1

Определить токи на всех участках цепи, напряжение на зажимах цепи, мощность, потребляемую цепью, если ток, протекающий через сопротивление равен 2А, , , , , , , .

Дано:

Рис. 1

,

,

,

,

,

Р2=20 Вт

Решение:

Найдем общее сопротивление цепи для этого, преобразуем схему к следующему виду:

элементы и соединены параллельно, следовательно, находим общее сопротивление по формуле:

Подставив численные значения получим:

Элементы и соединены последовательно, следовательно, находим общее сопротивление по формуле:

Подставим численные значения, получим:

Элементы и соединены параллельно, следовательно, находим общее сопротивление по формуле:

Подставим численные значения, получим:

Определим токи в ветвях:

Из последнего выражения находим:

Из первого выражения определим напряжение на зажимах цепи:

Тогда:

Подставив численные значения, определим остальные токи:

Для определения мощности в цепи будем использовать формулу:

где - общий ток в цепи

- общее сопротивление цепи

тогда

Ответ:

, , , , ,

,

Задача №2

В сеть переменного тока с напряжением U=120 В и частотой 50 Гц включены последовательно катушка индуктивности L=0,142 Гн и активное сопротивление R=10 Ом. Определить ток в цепи, угол сдвига фаз между током и напряжением, напряжение на L и R, полную активную и реактивную мощности. Построить векторную диаграмму, треугольники сопротивлений и мощностей.

Дано:

Ф

Ом

Решение:

Находим реактивное сопротивление элемента L:

, где , тогда

Подставим численные значения:

Полное сопротивление цепи:

Ом

Угол сдвига фаз между током и напряжением определим по формуле:

Ток в цепи находим по закону Ома:

Напряжение на R:

Напряжение на L:

Общее напряжение равно:

Общее напряжение превышает входное напряжение.

Определим полную активную мощность:

Определим реактивную мощность:

Определим полную мощность:

Рис. 2

Построим векторную диаграмму:

Строим треугольник сопротивлений:

Рис. 3

Строим треугольник мощностей:

Рис. 4

Задача №3

В сеть трехфазного тока, с линейным напряжением 220 В включён приемник, соединённый звездой. Определить фазный и линейный токи и , угол сдвига фаз и активную мощность Р, потребляемую приемником, если активное сопротивление каждой фазы приемника R=30 Ом, а индуктивное Ом.

Рис. 5

Дано:

RА = RВ= RС=40 Ом Uл = 220 В XС = XВ = XC = 30 Ом

Решение:

Определим угол сдвига фаз:

Так как рассматриваем соединение «звезда», то

Uп = Uдо

В

Определяем полное сопротивление фаз

zА = zВ = zC = = 50

Определяем комплексные фазные токи

Iф = Iл

ЭА= ЭВ = ЭС = 124 / 50 = 2,48

Определим линейные токи:

Эл = 2,48

определяем активную мощность:

P = Вт

Задача №4

Описать устройство и принцип действия измерительных трансформаторов тока и напряжения, их назначение, схемы включения.

Действие трансформатора основано на явлении взаимной индукции. Если первичную обмотку трансформатора включить в сеть источника переменного тока, то по ней будет протекать переменный ток, который создаст в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток. Этот магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки, будет индуктировать в ней э. д. с. Если вторичную обмотку замкнуть на какой-либо приемник энергии (на рис. 1-лампа накаливания), то под действием индуктируемой э. д. с. по этой обмотке и через приемник энергии начнет протекать ток.

Одновременно в первичной обмотке также появится нагрузочный ток, который в сумме с током I0 составит ток первичной обмотки. Таким образом, электрическая энергия, трансформируясь, передается из первичной сети во вторичную при напряжении, на которое рассчитан приемник энергии, включенный во вторичную сеть.

В целях улучшения магнитной связи между первичной и вторичной обмотками их помещают на стальной магнитопровод. Обмотки изолируют как друг от друга, так и от магнитопровода. Обмотка более высокого напряжения называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а обмотка более низкого напряжения - обмоткой низшего напряжения (НН). Обмотка, включенная в сеть источника электрической энергии, называется первичной; обмотка, от которой энергия подается к приемнику, - вторичной.

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинаковы. Если первичное напряжение меньше вторичного, трансформатор называется повышающим, если больше вторичного - понижающим. Любой трансформатор может быть использован и как повышающий, и как понижающий. Повышающие трансформаторы применяют для передачи электроэнергии на большие расстояния, а понижающие - для ее распределения между потребителями.

В трехобмоточных трансформаторах на магнитопровод помещают три изолированные друг от друга обмотки. Такой трансформатор, питаемый со стороны одной из обмоток, дает возможность получать два различных напряжения и снабжать электрической энергией две различные группы приемников. Кроме обмоток высшего и низшего напряжения трехобмоточный трансформатор имеет обмотку среднего напряжения (СН).

Обмоткам трансформатора придают преимущественно цилиндрическую форму, выполняя их при малых токах из круглого медного изолированного провода, а при больших токах - из медных шин прямоугольного сечения или прямоугольного изолированного провода. Ближе к магнитопроводу располагают обмотку низшего напряжения, так как ее легче изолировать от него, чем обмотку высшего напряжения.

Обмотку низшего напряжения изолируют от стержня прослойкой из какого-либо изолировочного материала. Такую же изолирующую прокладку помещают между обмотками высшего и низшего напряжения.

При цилиндрических обмотках поперечному сечению стержня магнитопровода желательно придать круглую форму, чтобы в площади, охватываемой обмотками, не оставалось немагнитных промежутков. Чем меньше немагнитные промежутки, тем меньше длина витков обмоток, а следовательно, и масса меди при заданной площади сечения стального стержня.

Однако стержни круглого сечения изготовлять сложно. Магнитопровод набирают из тонких стальных листов, и для получения стержня круглого сечения понадобилось бы большое число стальных листов различной ширины, а это потребовало бы изготовления множества штампов. Поэтому в трансформаторах большой мощности стержень имеет ступенчатое поперечное сечение с числом ступеней не более 15--17. Количество ступеней сечения стержня определяется числом углов в одной четверти круга. Ярмо магнитопровода, т. е. та его часть, которая соединяет стержни, имеет также ступенчатое сечение.

Для лучшего охлаждения в магнитопроводах, а также в обмотках мощных трансформаторов устраивают вентиляционные каналы в плоскостях, параллельных и перпендикулярных плоскости стальных листов.

В трансформаторах малой мощности площадь сечения провода мала и выполнение обмоток упрощается. Магнитопроводы таких трансформаторов имеют прямоугольное сечение.

Конструкции ТТ. Конструкции трансформаторов тока весьма разнообразны. При этом они состоят из замкнутого магнитопровода с соответствующими обмотками и корпуса. Магнитолровод может быть прямоугольный шихтованный или тороидальный, навитый из ленты. Трансформатор может иметь несколько магнитопроводов При напряжениях до 35 кВ магнитопровод может служить опорой трансформатора. Вторичные обмотки всегда многовитковые. Первичная обмотка может быть многовитковой (обычно на токи до 400 А) или одновитковой на токи от 600 А и выше. В последнем случае витком служит шина или стержень, проходящие через окно магнитопровода. Этим же витком может служить шина распределительного устройства, пропускаемая через то же окно трансформатора.

Рис. 6

Обмотки могут выполняться из изолированного или голого медного провода. Для напряжений до 35 кВ широкое распространение получила изоляция первичной обмотки от вторичной и от заземленных деталей литым компаундом на основе эпоксидной смолы. Литой изоляционный корпус защищает первичную и вторичную обмотки от возможных механических повреждений и проникновения влаги.

Трансформатор тока имеет две обмотки. Первичная обмотка включается последовательно в измеряемую цепь. Ток этой обмотки и есть измеряемый ток. Вторичная обмотка 2 должна быть обязательно замкнута на нагрузку (на измерительный прибор, цепь зашиты и т. д.), сопротивление которой не превосходит определенного значения. Разомкнутое состояние вторичной обмотки является аварийным режимом.

Так как ток первичной обмотки не изменяется при разрыве цепи вторичной обмотки, то на вторичной обмотке возбуждается очень высокое напряжение, которое может привести к пробою изоляции. Для безопасности работы в случае повреждения изоляции между первичной и вторичной обмотками вторичная обмотка должна быть, кроме того, обязательно заземлена.

Задача №5

Объяснить устройство фотоэлементов с внутренним фотоэффектом (фоторезисторов), их принцип работы и применение.

Фотоэлементом называется прибор, в котором воздействие лучистой энергии оптического диапазона вызывает изменение его электрических свойств.

Фотоэлементы разделяются на три типа:

1) с внешним фотоэффектом, 2) с внутренним фотоэффектом, 3) с запирающим слоем.

Схема устройства фотоэлементов с внутренним фотоэффектом, носящих название фотосопротивлений (ФС) или фоторезисторов, приведена на рисунке.

Рис. 7

Фотосопротивление представляет собой стеклянную пластинку, покрытую тонким слоем полупроводникового материала (сернистого свинца, сернистого висмута, сернистого кадмия), на котором расположены токопроводящие электроды.

Сущность внутреннего фотоэффекта сводится к следующему. Известно, что электропроводимость связана с количеством носителей заряда, который имеет тот или иной материал. В полупроводниках количество носителей электрических зарядов может увеличиваться вследствие поглощения энергии извне, в частности под воздействием световой энергии. Увеличение количества носителей электрических зарядов в материале повышает, его способность проводить электрический ток. В результате этого уменьшается электрическое сопротивление освещаемого материала.

Отличительная особенность фотосопротивлений от фотоэлементов с внешним фотоэффектом заключается в том, что при внешнем фотоэффекте электроны покидают пределы освещенного материала, а при внутреннем фотоэффекте они остаются внутри материала, увеличивая тем самым количество носителей электрических зарядов.

Рис. 8

Изменение проводимости в полупроводниках под воздействием света может быть очень большим. В некоторых материалах при переходе от темноты к интенсивному освещению сопротивление уменьшается в десятки раз и соответственно изменяется величина тока в цепи фотосопротивлений рисунок:

Чувствительность превышает чувствительность фотоэлементов с внешним фотоэффектом. Поэтому в ряде устройств в настоящее время фотосопротивлениями заменены фотоэлементы с внешним фотоэффектом. Недостатком фотосопротивлений является то, что при их освещении фототок не сразу достигает своего конечного значения, а лишь через некоторое время (инерционность фотоэлемента), то же относится к нелинейной зависимости фототока от силы света, т. е. фототок возрастает медленнее, чем сила света, освещающая фотоэлемент. Кроме того, фототок зависит от температуры среды Последнее обстоятельство затрудняет применение фотосопротивлений при больших изменениях температуры внешней среды.

Задача №6

цепь напряжение генератор триод

Начертить схему электронного генератора на триоде, объяснить назначение элементов и принцип работы генератора.

Генератор ВЧ собран на двойном триоде Л2 по схеме генератора с емкостной обратной связью. В сеточную цепь правого (по схеме) триода переключателем П1 подключается катушка соответствующего диапазона.

Рис. 9

Управляющая сетка правого триода заземлена. Напряжение с сопротивления анодной цепи R5 через конденсатор С6 в фазе подается на управляющие сетки правого триода Л2 и лампы Л3 буферного усилительного каскада. Нагрузкой каскада служит сопротивление R10.

Генератор НЧ собран на лампе Л1 по схеме емкостной трехточки. Контур генератора состоит из дросселя Др1 и конденсаторов С1 и С4. Частота генератора определяется индуктивностью Др1 и емкостью конденсаторов С1 и С4 (в описываемом случае она составляет 1500 Гц). Для получения стандартной частоты генерации 1000 Гц необходимо увеличить индуктивность Др1, либо соответственно изменить емкости конденсаторов С1 и С4. Генерируемое напряжение НЧ можно использовать и для налаживания усилителей НЧ.

Через конденсатор С5 модулирующее напряжение НЧ подается на управляющую сетку модуляционной лампы Л4. Нагрузкой служит сопротивление R10, на котором выделяется модулированное напряжение ВЧ. Последнее подается на выход ВЧ (гнездо ВЧ на лицевой панели) через конденсаторы С10 и С11. С помощью сопротивления R12 можно регулировать амплитуду этого напряжения.

Размещено на Allbest.ru