Расчет электрической цепи примеры расчетных заданий по электротехнике

Графический метод расчета простых нелинейных цепей

Сущность графического метода расчета состоит в том, что решение нелинейных уравнений, составленных для схемы по законам Кирхгофа, выполняется графически путем графического сложения соответствующих ВАХ элементов.

Пусть нелинейная цепь состоит из двух нелинейных элементов НЭ1 и НЭ2, включенных последовательно с источником ЭДС (рис. 202а). ВАХ нелинейных элементов заданы графически (рис. 202б).

Уравнения Кирхгофа для схемы: U1 + U2 =E; I1 =I2 =I.

В соответствии с уравнениями производится сложение ВАХ отдельных элементов U1(I) и U2(I) по оси напряжений (последовательно), в результате чего получается ВАХ для всей схемы U(I). На этой характеристике для значения U=E определяется положение рабочей точки n. Последовательность графического решения показана на рис. 202б  стрелками.

 

 

 

 

 

Пусть нелинейная цепь состоит из двух нелинейных элементов НЭ1 и НЭ2, включенных параллельно с источником ЭДС E (рис. 203а). ВАХ нелинейных элементов заданы графически (рис. 203б).

Нагрузочный режим работы биполярного транзистора При работе транзисторов в усилителях используется нагрузочный (динамический) режим работы транзистора. Усилителями называются устройства, в которых с помощью малых изменений величины на их входе происходит управление значительно большими изменениями той же либо другой величины на их выходе. В усилителях управляющей величиной (входным сигналом) являются напряжение, ток или мощность, которые необходимо усилить, а управляемой величиной (выходным сигналом) являются

Уравнения Кирхгофа для схемы: I1 + I2 = I; U1 = U2 = E.

В соответствии с уравнениями производится сложение ВАХ отдельных элементов I1(U) и I2(U) по оси токов (параллельно), в результате чего получается ВАХ для всей схемы I(U) . На этой характеристике для заданного значения U=E определяется положение рабочей точки n. Последовательность графического решения показано на рис. 203б  стрелками.

Пусть нелинейная цепь состоит из двух нелинейных элементов НЭ1 и НЭ2 и линейного резистора R3, включенных по смешанной схеме (рис. 204а). ВАХ  нелинейных элементов заданы графически (рис. 204б), а резистор – своим сопротивлением R3. Диаграмма ВАХ для линейного резистора строится в той же системе координат согласно уравнению закона Ома U3 =I3 ×R3

 

Уравнения Кирхгофа для схемы:

 (1)

  (2)

 (3)

Графическое решение задачи выполняется в два этапа. На 1-ом первом этапе проводится сложение ВАХ I2(U2) и I3(U3) по оси токов (параллельно), в результате этого сложения получается  ВАХ для параллельного участка схемы U23(I1). На 2-ом этапе проводится сложение ВАХ U1(I1) и U23(I1) по оси напряжений (последовательно), в результате чего получается ВАХ для всей схемы I(U). На этой характеристике для U=Е определяется положение рабочей точки n. Дальнейшая последовательность графического решения показана на рис. 204б стрелками.

Задача 9.4

Последовательно соединены: нелинейное сопротивление (вольт-амперная характерис-тика которого задана на рис. 9.4) и линейное сопротивление R = 16 Ом. Определить общее напряжение, приложенное к цепи, если напряжение на линейном сопротивлении равно 8 В.

Ответ: 24 В.

 Рис. 9.4

 


Задача 9.5

Последовательно соединены: нелинейное сопротивление, вольт-амперная характери-стика которого изображена на рис. 9.5 и линейное сопротивление R = 40 Ом. Напряжение на нелинейном элементе равно 50 В. Определить общее напряжение, приложенное к цепи.

Ответ: 210 В.

  Рис. 9.5

Задача 9.6

 Параллельно нелинейному элементу, вольт-амперная характеристика которого задана рис. 9.6, подключено линейное сопротивление R1=100 Ом. Каким должно быть сопротивление R2, чтобы ток, проходящий через нелинейный элемент, был равен I = 0,6 A, если приложенное напряжение U = 840 В?

  Ответ: 400 Ом.

Коэффициент мощности Наибольшие действующие значения напряжения и тока, допускаемые для генераторов и трансформаторов, производящих и, соответственно, преобразующих электрическую энергию, зависят от их конструкции, а наибольшая мощность, которую они могут развивать, не подвергаясь опасности быть поврежденными, определяется произведением этих значений. Поэтому рациональное использование электрических машин и трансформаторов может быть достигнуто лишь в том случае, когда приемники электрической энергии обладают высоким коэффициентом мощности cosφ. Обычно реактивный ток потребителей энергии носит индуктивный характер, т.е. φ > 0, т.к. наиболее широко используемые асинхронные двигатели потребляют из сети реактивный (индуктивный) ток для создания магнитного поля в машине.
Электрические цепи с распределенными параметрами