Radna bilježnica iz elektrotehnike za NVO. Elektro materijali

Ministarstvo obrazovanja i znanosti Ruske Federacije FGOU SPO "Komsomolsk-on-Amur Aviation Technical College" RADNA KNJIŽNICA disciplina "Elektrotehnika" Odjeljak 1 Linearni sklopovi istosmjerna struja 2. dio Linearni krugovi sinusne struje 3. odjeljak Magnetsko polje i magnetski krugovi učenika gr. _____________ ________________________ ___________________________ Komsomolsk-on-Amur 2014 Radna bilježnica u disciplini "Elektrotehnika": obrazovni i metodološki priručnik / Autor Noskova E.D. Komsomolsk-on-Amur: FGOU SPO “Komsomolsk-on-Amur Aviation Technical College”, 2014. – str.50 Radna knjiga je razvijena u odjeljku “Linearni istosmjerni krugovi”, “Linearni krugovi sinusne struje”, “Magnetsko polje i magnetski Krugovi” ”, pokriva glavne aspekte predstavljenih odjeljaka. Zadovoljava zahtjeve važećih ruskih obrazovnih standarda, za što je radna bilježnica namijenjena samostalan rad učenika pri učenju i učvršćivanju gradiva, pri izradi domaćih zadaća. Za studente tehničkih specijalnosti, nastavnike općih tehničkih disciplina. Razmatran i preporučen na sastanku od strane predmetne (cikličke) komisije Predsjednik Središnjeg odbora Kvetka V.I. 2 Uvod B U zadnje vrijeme Problem stručnog osposobljavanja visokokvalificiranih stručnjaka je akutan. Profesionalizam je visoka mobilnost stručnjaka, njihova sposobnost da brzo svladaju inovacije i brzo se prilagode promjenjivim uvjetima. A to je moguće pod uvjetom da maturant tehničke škole stalno uči. A glavna stvar u ovom procesu nije količina primljenih informacija, već sposobnost kreativnog pronalaženja, asimilacije i korištenja. U obrazloženju programa akademska disciplina“Elektrotehnika” navodi da kao rezultat proučavanja discipline studenti moraju: biti sposobni: izvoditi proračune električnih krugova; odabrati električne materijale na temelju analize njihovih svojstava za određenu primjenu; koristiti instrumente i uzimati njihova očitanja; obavljati ovjeravanje ampermetara, voltmetara i jednofaznih brojila; izvoditi mjerenja parametara krugova istosmjerne i izmjenične struje; znati: osnove teorije električnog i magnetskog polja; metode proračuna krugova istosmjerne, izmjenične jednofazne i trofazne struje; metode mjerenja električnih, neelektričnih i magnetskih veličina; strujni krugovi za spajanje uređaja za mjerenje struje, napona, energije, frekvencije, otpora izolacije, snage; klasifikacija elektrotehničkih materijala, njihova svojstva, područje primjene. Rješavanje zadanih problema nemoguće je bez organiziranja samostalne kognitivne aktivnosti učenika. U tu svrhu izrađena je radna bilježnica koja je namijenjena samostalnom radu pri učenju, učvršćivanju gradiva i popunjavanju domaća zadaća. 3 Radna bilježnica je razvijena u dijelovima „Linearni istosmjerni krugovi“, „Linearni krugovi sinusne struje“, „Magnetsko polje i magnetski krugovi“. Radna bilježnica oslobađa učenike od pripremni rad- prepisivanje početnih podataka i pitanja, te je najviše optimalan oblik rad u uvjetima akutnog nedostatka vremena. Kao što pokazuje dugogodišnje nastavno iskustvo, studenti ga uspješno završavaju testovi, postiže se ako tijekom samostalnog učenja obrazovne informacije studenti obrađuju niz pitanja i zadataka vezanih uz gradivo kontrolirane teme. Glavni cilj takvih zadataka je napraviti samostalno istraživanje ili konsolidacija obrazovnih informacija od strane učenika na specifičniji i ciljaniji način; trebaju usmjeravati učenike prema svladavanju najvažnijih odredbi teme koja se proučava. Dakle, usporedno rješavanje zadataka s proučavanjem gradiva iz informacijskih izvora treba pridonijeti stjecanju potrebnih znanja uz optimalan utrošak energije i vremena studenta poboljšanjem organizacije samostalnog rada. Prilikom sastavljanja pitanja i zadataka, kao i redoslijeda njihove provedbe, uzima se u obzir optimalan put za postupno formiranje vještina i sposobnosti pri proučavanju gradiva. Za prava odluka pitanja i zadataka, površno poznavanje gradiva nije dovoljno; samo dubokim proučavanjem i promišljanjem gradiva udžbenika i racionalnim preoblikovanjem prethodno proučenih informacija, možete naučiti logično razmišljati, pronalaziti veze među pojavama i rješavati probleme s minimalni trošak vrijeme. Rješavanje problema razvija vještine korištenja teorije u praksi. Pristup izučavanju predmeta Elektrotehnika iz takve perspektive osigurat će interes za kvalitetno usvajanje gradiva, povećati razinu motivacije i interesa za gradivo koje se uči. 4 SADRŽAJ Uvod ………………………………………………………………………………………. 3 1 Odjeljak Linearni istosmjerni krugovi 7 1.1 Tema Opća svojstva DC 7 1.2 Tema Električna struja. Gustoća struje. Električni napon 9 1.3 Tema Ohmov zakon 11 1.4 Tema EMF izvor i izvor struje 12 1.5 Tema Električna energija i električna snaga 14 1.6 Tema Ohmov zakon za dio kruga koji sadrži EMF 16 1.7 Tema Kirchhoffovi zakoni 16 1.8 Tema Pretvorba linearnih električnih krugova 18 2 Odjeljak Linearni krugovi sinusoidalne struje 21 2.1 Tema Amplituda, frekvencija i faze sinusoidalne struje i napona 21 2.2 Tema Efektivna vrijednost sinusoidalne struje 23 2.3 Tema Otpornik, induktivni svitak i kondenzator u krugu sinusoidne struje 24 2.4 Tema Otpornik u krugu sinusne struje 25 2.5 Tema Induktivna zavojnica u krugu sinusne struje 25 2.5 Tema Induktivna zavojnica u krugu sinusne struje 25 Sooidalna struja 26 2.6 Tema Kondenzator u krugu sinusne struje 28 2.7 Tema Krug koji sadrži otpornik i induktivni svitak 29 2.8 Tema Krug koji sadrži otpornik i kondenzator 31 2.9 Tema Serijski spoj otpornika, induktivni svitak i kondenzator 32 2.10 Tema Nerazgranati krug sinusne struje 34 2.11 Tema Paralelna veza prijamnici energije 36 2.12 Tema Snaga kruga sinusne struje 39 2.13 Tema Električni krugovi s međusobnim induktivitetom. Opće informacije 41 2.14 Tema EMF međusobne indukcije 43 3 Odjeljak Magnetsko polje i magnetski krugovi 46 3.1 Tema Feromagnetski materijali i njihova magnetska svojstva 46 3.2 Tema Pravo ukupna struja i njegovu primjenu za izračun magnetsko polje 48 5 Obavijesti za studente Radna bilježnica je izrađena u skladu s programom discipline “Elektrotehnika”. Bilježnica je namijenjena samostalnom radu u razredu prilikom proučavanja novog gradiva i izrade domaćih zadaća. Radna bilježnica sastavljena je s raščlanjenom lekcijom gradiva. Bilježnica oslobađa učenike pripremnog rada – prepisivanja početnih podataka i pitanja te je najoptimalniji oblik rada u uvjetima akutnog nedostatka vremena. Odgovori na pitanja moraju biti konkretni i iscrpni. Prilikom izvođenja shema morate se pridržavati pravila inženjerska grafika. Prilikom odgovaranja na ispitna pitanja morate navesti broj točnog odgovora. Prilikom primanja bodova student mora predočiti radnu bilježnicu sa svim urađenim radovima. Prilikom rješavanja zadataka potrebno je koristiti sljedeću literaturu: Popis korištenih izvora I.A. Danilov P.M. Ivanov Opća elektrotehnika s osnovama elektronike. Udžbenik. M: “Viša škola” 2008 E.A. Lotoreichuk elektrotehnika. Tutorial. M: “Viša škola”, 2010 Kuzovkin V.A. Teorijska elektrotehnika . Udžbenik. M.: Logos, 2008 6 Odjeljak 1 Linearni istosmjerni krugovi Datum _________________ 1.1 Tema Opća svojstva Što se zove električni krug? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ____________ Koji se uređaji nazivaju izvorima električne energije? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ _____________________ Kemijski izvori električne energije obično se nazivaju...? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ______________ Fizički izvori električne energije su uređaji...... ___________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Prijamnici električne energije....? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ _____________________ Električni krugovi sadrže:…..? ____________________________________________________________________________ _______ 7 Grafički prikaz električnog kruga je... ________________________________________________________________________________ Dajte točnu definiciju zadanih simbola za izvore i prijemnike istosmjerne struje? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ______________ Dajte ispravnu definiciju navedenih simbola mjernih instrumenata i rasklopnih uređaja? a) b) c) d) ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Što je ekvivalentna shema? ___________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Nacrtaj primjere razgranatog i nerazgranatog električnog kruga? 8 Dajte ispravnu definiciju sljedećih pojmova: grana, kontura, čvor? Grafički predoči te pojmove ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________ Datum ____________________ 1.2 Tema Električna struja. Gustoća struje. Električni napon Što se zove električna struja, a koja struja se smatra konstantnom, navedite dimenziju? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ______________ Okarakteriziraj vodiče I. vrste ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ______________ Okarakteriziraj vodiče II. ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 9 ___________________________________________________________________________ _____________________ Uvjeti za pojavu električne struje su _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ________________________________ Navedite karakteristiku gustoće struje, navedite njezinu oznaku, formulu, mjernu jedinicu _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ________________________________ Navedite karakteristiku električnog napona, navedite njegovu oznaku. , mjerna jedinica ________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ________________________________ _____________________________________________ _____________________ Kako se odabire pozitivni?smjer struja pri proračunu električnih krugova, navedite primjer. ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ______________ 10 Datum _________________ 1. 3 Tema Ohmov zakon Ohmov zakon glasi: _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ________________________ Ohmov zakon u diferencijalnom obliku za dio strujnog kruga bez EMF ima oblik...... ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ __________________ Ohmov zakon u integralnom obliku za dio strujnog kruga bez EMF ima oblik......Napiši formulaciju ______________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________ Karakteristike otpora. Formulacija. Dimenzija. Otpornost. Dimenzija. Odnos između otpora i vodljivosti ______________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ________________________ Ovisnost struje otpornika I o dovedenom naponu U naziva se njegovim ........ 11 a) b) Ako otpor otpornika ne ovisi o struje, tada je njegova strujno-naponska karakteristika ...... linija (sl. . .) koja prolazi kroz ..... koordinate. Takav se otpornik naziva ...... Otpornik čija je strujno-naponska karakteristika zakrivljena linija (slika ....) naziva se ....... Električni krugovi koji sadrže samo linearne elemente nazivaju se ..... Ako strujni krug ima barem jedan nelinearni element, cijeli krug se naziva ...... Datum _________________ 1.4 Tema EMF izvor i izvor struje Pri pretvaranju bilo koje vrste energije u električna energija u izvorima nastaje zbog elektromotorne sile (EMS). Elektromotorna sila E karakterizira…. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ____________ EMF je definiran kao……. ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ______________ EMF je jednak radu, ...... 12 EMF se može prikazati kao razlika .... ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ __________________ Idealan izvor EMF-a je takav izvor energije... _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________ Za pozitivan smjer EMF izvor prihvaća se….. Struja u strujnom krugu određena je formulom…… _________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ __________________ Napon na stezaljkama izvora ili na opterećenju određuje se formulom…… 13 I-V karakteristike izvora električne energije često se nazivaju ……… karakteristike. ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ _______________ Izvor struje je takav idealizirani izvor električne energije da ..... _____________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ __________ __________________________________________________________________________________ _____ Datum _________________ 1.5 Tema Električna energija i električna snaga Električna energija Koristeći Ohmov zakon za krug I E R R Vn i prikazani dijagram, dobiti formulu za rad (energiju) izvora Wr W W . Dimenzija energije 14 ______________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ __________ Električna snaga Električna snaga Pg je ..... ___________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ______________ Dimenzija snage Snaga koju izvor energije daje (korisno) potrošaču (prijamniku) – Gubitak snage u unutarnjem otporu – Joule-Lenzov zakon – Učinkovitost izvora energije Odnos snage prijamnika (korisne snage) P prema snazi ​​izvora energije Pg naziva se njegov koeficijent korisna radnja(učinkovitost) - ..... Okarakterizirajte učinkovitost, navedite potrebne formule. _______________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ Datum ___________________ 15 1.6 Tema Ohmov zakon za dio strujnog kruga koji sadrži EMF a c E IR a c E IR Pomoću predloženih dijagrama, kao i izraza U ac a c , dobijte jednadžbu koja izražava Ohmov zakon u matematičkom obliku za dio strujnog kruga koji sadrži EMF I U AC E R ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ __________________ _________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ _____________ Datum ________ 1.7 Tema Kirchhoffovi zakoni Kirchhoffovi zakoni uspostavljaju odnose između struja i napona u razgranatim električnim krugovima bilo kojeg tipa. Prvi Kirchhoffov zakon proizlazi iz zakona o održanju naboja. Sastoji se u tome što………. 16 Zapiši matematički izraz Kirchhoffov prvi zakon za crtež Drugi Kirchhoffov zakon glasi: ………… k m i 1 i 1 Ei I i Ri Napiši prošireni izraz koristeći napomenu ispod Napomena o predznacima dobivene jednadžbe: 1) EMF je pozitivan ako se njegov smjer podudara s smjer proizvoljno odabranog obilaska konture; 2) pad napona na otporniku je pozitivan ako se smjer struje u njemu podudara sa smjerom premosnice. 17 Datum ________ 1.8 Tema Pretvorba linearnih električnih krugova Proračun i proučavanje složenih električnih krugova u mnogim se slučajevima može uvelike olakšati pretvorbom. Suština transformacije je zamjena dijelova lanca ekvivalentnim, ali jednostavnijim, tj. a da ne izazove promjene napona i struja u ostalom dijelu kruga.Serijski spoj otpornika a) Sl. 1.17 b) Ako je više otpornika spojeno jedan za drugim bez grananja i kroz njih teče ista struja, takav se spoj naziva serijskim Koristeći drugi Kirchhoffov zakon zapišite izraz za ukupni (ekvivalentni) otpor električnog kruga ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Serijski spoj prijamnika energije našao je široku primjenu V razna područja tehnologija. Obično se koristi u slučajevima kada je izračunati napon prijemnika manji od napona izvora električne energije. 18 Paralelni spoj otpornika Paralelni spoj prijemnika je spoj kod kojeg je više grana spojeno na ista dva čvora električnog kruga.U skladu s Ohmovim i prvim Kirchhoffovim zakonom zapišite izraz za ukupni (ekvivalentni) otpor električnog kruga Paralelni spoj ima svoje karakteristike: svi prijemnici su pod istim naponom; na stalni napon isključivanje jednog ili više prijamnika energije ne remeti način rada preostalih uključenih prijamnika. Mješoviti spoj otpornika Mješoviti spoj je kombinacija serijskog i paralelnog spoja otpornika. 19 a) a) b) c) Korištenje znanja o sekvencijalnim i paralelna veza otpornika, dobiti vrijednosti struja u ograncima ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ ______ b) c) 20 Odjeljak 2 Linearni krugovi sinusne struje U elektroprivredi se uglavnom koristi izmjenična struja. Trenutno se gotovo sva električna energija proizvodi u obliku energije naizmjenična struja. Glavna prednost izmjenične struje u odnosu na istosmjernu je mogućnost jednostavne i uz minimalne gubitke pretvorbe napona pri prijenosu energije. Generatori i motori izmjenične struje imaju jednostavniju strukturu, pouzdaniji su i lakši za rukovanje u usporedbi s istosmjernim strojevima. Datum____________ 2.1 Tema Amplituda, frekvencija i faza sinusne struje i napona V Moderna tehnologija Izmjenične struje se široko koriste: sinusne, pravokutne, trokutaste itd. Vrijednost struje u bilo kojem trenutku naziva se ...... vrijednost. Trenutne vrijednosti struja, napon, EMF označavaju se slovima …….. Struje čije se trenutne vrijednosti ponavljaju u jednakim vremenskim intervalima nazivaju se ….., a najkraće vremensko razdoblje kroz koje se promatraju ta ponavljanja naziva se ……. Ako se krivulja mijenja periodična struja opisuje sinusoida, struja se naziva …….. Sve sinusne funkcije vremena (npr. struja) zapisane su u istom obliku: 21 i I m sin(t), gdje je i – ….. ……… ..Trenutna vrijednost; I m – …………….. trenutna vrijednost, – ……………; – ……………… Argument sinusa (t) naziva se……... Kut je jednak fazi u početnom trenutku vremena t = 0 i stoga se naziva ………. Faza kontinuirano raste tijekom vremena, a nakon njezinog povećanja za 2 cijeli ciklus promjene struje se ponavlja. Tijekom perioda T, faza se povećava za 2. Stoga omjer 2/T određuje brzinu promjene faze i naziva se ………. 2 / T 2 f; rad s 1, f = ….. Hz s Za određivanje trenutnih vrijednosti u i i, potrebno je odrediti njihove parametre: ……., …….. i ……….. Istosmjerna struja može se uzeti u obzir kao poseban slučaj izmjenična struja, čija je frekvencija nula. U modernoj tehnologiji koristi se širok raspon frekvencije izmjenične struje od stotinki do milijardi herca. U elektroprivredi naše zemlje i Europe standardna frekvencija je 50 Hz, u SAD-u - 60 Hz. 22 Sinusoidalni EMF u suvremenoj tehnologiji dobiva se razne metode u ……………………….. i drugim uređajima. Čist primjer je indukcija EMF zbog elektromagnetska indukcija u okviru koji rotira u jednoličnom magnetskom polju Okvir površine s sadrži w okretaja i rotira konstantnom kutnom brzinom u magnetskom polju s indukcijom B. Zatim …………. okviri ………………………….. Prema zakonu ………………………….. u okviru se inducira emf e d wBs sin t = ......... ..... . dt Datum _________ 2.2 Tema Efektivna vrijednost sinusne struje Trenutna vrijednost izmjenične struje cijelo se vrijeme mijenja od nule do maksimalne vrijednosti. Izmjeničnu struju možemo karakterizirati svojom amplitudom. Za karakterizaciju izmjenične struje možete koristiti neka od njezinih svojstava koja ne ovise o smjeru struje. Takvo svojstvo je npr. sposobnost struje da zagrijava vodič kroz koji prolazi. Zamislimo izmjeničnu struju koja prolazi kroz neki vodič otpora R. Tijekom perioda, struja oslobađa određenu količinu toplinske energije u vodiču……. 23 Prođimo kroz isti dirigent D.C., odabirući ga tako da oslobađa istu količinu toplinske energije u istom vremenu……….. Istosmjerna struja koja oslobađa istu količinu topline u vodiču kao izmjenična struja naziva se ………………… vrijednost izmjenične struje. Efektivna vrijednost sinusne struje određena je kao korijen srednje vrijednosti kvadrata tijekom razdoblja. Odredite vezu između efektivna struja I i amplituda I m sinusne struje… ……. Efektivna vrijednost sinusnog napona……. Datum ________ 2.3 Tema Otpornik, induktivna zavojnica i kondenzator u strujnom krugu sinusne struje Sastavni dijelovi krugova sinusne struje su otpornik, induktivna zavojnica i kondenzator. Elementi strujnog kruga izmjenične struje u kojem se energija oslobađa u obliku topline nazivaju se ……… Elementi strujnog kruga u kojem se energija povremeno skladišti u električnom ili magnetskom polju nazivaju se ………, a otpor koji oni pružaju izmjeničnom struja je ……… otpor. Reaktancije imaju ……… i …………. . 24 2.4 Tema Otpornik u krugu sinusne struje Ako se sinusni napon ………………….. spoji na otpornik s otporom R, tada će kroz njega teći sinusna struja …………………. Posljedično, napon na stezaljkama i struja koja prolazi kroz otpornik imaju istu početnu fazu, ili, kako kažu, ………….. - istovremeno dostižu svoje vrijednosti amplitude i, prema tome, istovremeno prolaze kroz nulu. Fazni kut ________________________________________________________________ U našem slučaju, fazni kut je sljedeći…………………… Amplitude i efektivne vrijednosti struje i napona povezane su Ohmovim zakonom…………………………. Protjecanje struje kroz otpornik prati potrošnja energije iz izvora. Stopa opskrbe energijom karakterizira snaga. Trenutna snaga koju troši otpornik …………………………………………………………….. Prosječna vrijednost trenutne snage u razdoblju P 1T pdt naziva se ……………… …… i mjeri se u ……………….. T0 Formula aktivne snage ………………………………. 25 Datum ___________ 2.5 Tema Induktivni svitak u krugu sinusne struje Induktivni svitak kao element nadomjesnog kruga strujnog kruga realne sinusne struje omogućuje da se u proračunu uzme u obzir pojava samoindukcije i pojava akumulacije energije. u svom magnetskom polju. U strujni krug izmjenične struje spojena je zavojnica s infinitezimalnim otporom žice R = 0. Stalna promjena struje tijekom vremena uzrokuje pojavu EMF samoindukcije u zavojima zavojnice. Prema Lenzovom pravilu, ova emf se suprotstavlja promjeni struje. Struja kroz zavojnicu mijenja se prema zakonu ………… U ovom slučaju, EMF samoindukcije ………………………….. Napon na zavojnici UL = UmSin(ωt+90°) Usporedite formulu za struju i napon na zavojnici i zaključiti da je napon na zavojnici ………….. struja po kutu …………… ili struja …….. iz napona u fazi po kutu ……. . Kut faznog pomaka u ovom slučaju je ……….. Parametar kruga X L L je …………………, ima dimenziju Ohm. Ovisi o frekvenciji i veličina je kojom se uzima u obzir fenomen samoindukcije 26 Amplitude napona i struje povezane su Ohmovim zakonom: ………….. Slično za učinkovite vrijednosti……………….. Trenutna snaga kruga sa zavojnicom ………………………. Analizirajte grafikon snage, izvedite zaključak: Postoji fluktuacija energije između izvora i zavojnice, a …………………………………………………………………………… ……….. fluktuacije trenutne snage u krugovima sa zavojnicom Amplituda se naziva …………………………………………………………………………………. QL UI I 2 X L . Ponovno djelatna snaga za razliku od aktivne snage, ona se mjeri u ……….(volt-amper reaktivni). 27 Datum _____________ 2.6 Tema Kondenzator u krugu sinusne struje Uključivanje kondenzatora u krug izmjenične struje ne uzrokuje prekid u krugu, budući da se struja u krugu uvijek održava zahvaljujući naboju i pražnjenju kondenzatora. Neka je napon (sl. 2.8 a) u U m sin t. Uzimajući u obzir ovu formulu, dovršite formulu i U dq du C CU m cos t m sin t ……………… 1 2 dt dt C Dobivena formula pokazuje da struja …………….. primijenjeni napon pod kutom 2 (Sl. 2.8 b, c). Nulte vrijednosti struje odgovaraju maksimalnim vrijednostima napona. Fizički, to se objašnjava činjenicom da pri dosezanju električno punjenje i prema tome, s naponom maksimalne vrijednosti, struja postaje jednaka ………. Fazni pomak struje u odnosu na napon ovdje, kao i prije, znači razliku početne faze napona i struje, tj. …………….. 28 Dakle, za razliku od kruga sa svitkom, gdje je / 2, kut faznog pomaka u krugu sa kondenzatorom je …………. Amplituda struje i napona povezani su Ohmovim zakonom I m CU m Um; X C ......... XC gdje je X C – kapacitet, koji ima dimenziju Ohm. ………………………..snaga koja ulazi u kondenzator p ui U m I m sin t sin(t / 2) UI sin 2 t oscilira sinusoidno s kutnom frekvencijom 2, imajući amplitudu jednaku UI (Sl. 2,8 g). Dolazeći iz izvora, energija se privremeno pohranjuje u električno polje kondenzatora, a zatim se vraća u izvor kada električno polje nestane. Dakle, ovdje, kao u krugu s zavojnicom, energija oscilira između izvora i kondenzatora, a djelatna snaga P = 0. Amplituda osciliranja snage u krugu s kondenzatorom naziva se ………………… ……………………… …..snaga ………………………… Datum ______________ 2.7 Tema Strujni krug koji sadrži otpornik i induktivni svitak Pravi svitak u krugu izmjenične struje predstavlja kombinaciju aktivnog i induktivnog komponente otpora. Ekvivalentni krug induktivnog svitka prikazan je na sl. Neka kroz zavojnicu teče struja i I m sin(t i). 29 a b c U skladu s Kirchhoffovim drugim zakonom za trenutne vrijednosti u u R u L ............., gdje je u R napon na aktivni otpor; u L – napon na induktivnoj reaktanciji. Za efektivne vrijednosti, jednadžba u u R u L ............. može se napisati …………………. Zapišite postupak konstruiranja vektorskog dijagrama (b) iz kojeg slijedi izraz za napon U 2 U R2 U L2 I 2 R 2 I 2 X L2 Transformacijom ovog izraza dobiva se vrijednost struje i ukupnog (kompleksnog) otpora … ……………… …………………………………………………………………………. Trokut OAB (sl.b) nazvat ćemo trokut naprezanja. Komponenta napona koja je u fazi sa strujom naziva se …………. komponenta napona U a U a U R U cos ........ . Komponenta napona okomita na vektor struje naziva se ………………… komponenta napona U p U L U sin .......... . 30 Ako stranice trokuta napona (slika b) podijelimo s efektivnom vrijednošću struje, dobivamo trokut ……………. (Slika c). Iz otpornog trokuta dobivaju se relacije za kut faznog pomaka, kao i odnos između parametara kruga. Zapišite ove odnose ……………………………………………………… Krug je induktivan ako je 0< < / 2 . Крайние значения = 0 и = / 2 соответствуют чисто активной и чисто индуктивному характеру нагрузки. Дата ___________ 2.8 Тема Цепь, содержащая резистор и конденсатор Напряжение на входе цепи (рис. а) согласно второму закону Кирхгофа для действующих значений определяется по уравнению U U R U C. Запишите порядок построения векторной диаграммы (рис.б). В цепи про- текает ток i I m sin(t + i) и i < 0. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 31 ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Из векторной диаграммы получите выражение тока и полного сопротивления для данной цепи ……………………………………….., где z – impedancija lanci R, C. Vektor napona izvora zaostaje za vektorom struje za kut, pa se za krug kaže da je po prirodi kapacitivan (– 90°< <0). Для треугольника напряжений (рис.б) и треугольника сопротивлений (рис.в) запишите соотношения, аналогичные соотношениям в предыдущей теме…….. Дата __________ 2.9 Тема Последовательное соединение резистора, катушки и конденсатора а б в При протекании синусоидального тока i I m sin t по цепи, состоящей из последовательно соединенных элементов R, L, C (рис. а), на ее зажимах создается синусоидальное 32 напряжение, равное алгебраической сумме синусоидальных напряжений на отдельных элементах (второй закон Кирхгофа): ……………………….. Для действующих значений это уравнение имеет вид …………………….. Запишите порядок построения векторной диаграммы (рис. б) и распишите порядок получения закона Ома для данной цепи Сдвиг фаз () определим из треугольника напряжений или сопротивлений (рис.в): …………………………………………………………………………………………….. Если X L X C , т.е. X >0, tada lanac ima ……………….. karakter. U ovom slučaju U L U C (sl. b), a fazni pomak > 0. Ako je X L X C, t.j. x< 0, то цепь имеет ………………характер и сдвиг фаз < 0 (рис. в). Таким образом, реактивное сопротивление X может быть положительным (>0) i negativno (< 0). Особый случай цепи, когда X L X C , т.е. реактивное сопротивление X X L X C 0 . В этом случае цепь имеет чисто активный характер, а сдвиг фаз = 0. Такой режим называется ………………………… Условием резонанса напряжений является …………………………………………………………………………………………………. Резонанс напряжений в цепи можно получить …………............................................... 33 ………………………………………………………………………………………… ……… Угловая частота, при которой в цепи наступает резонанс напряжений, называется резонансной угловой частотой …………………….. Полное сопротивление цепи минимальное и равно активному сопротивлению ……………………………………… Ток в цепи, очевидно, будет максимальным …………………………………. Напряжение на резисторе равно напряжению источника: ………………………. Резонанс напряжений, как правило, нежелателен в электроэнергетике, но широко применяется в радиотехнических устройствах, автоматике, телемеханике, связи, измерительной технике и др.. Дата _________________ 2.10 Тема Неразветвленная цепь синусоидального тока 34 Представленная цепь состоит из трех последовательных токоприемников (рис. а): первые два имеют активно-индуктивный характер, третий является serijska veza otpornik i kondenzator. Analizirajte krug pomoću fazorskog dijagrama. Proizvoljno konstruirajte vektor struje koji je osnovni za sve vektore u dijagramu i, u skladu s drugim Kirchhoffovim zakonom, zapišite omjere napona za krug ……………………, gdje ………………………… …………………………………………………………………………… Konstruiramo komponentne vektore, čiji su moduli određeni Ohmovim zakonom. Ukupni vektor konstruiramo prema pravilu poligona. Vektori napona na aktivnim otporima kruga su u fazi s vektorom struje, vektori U L su ispred vektora struje za 90°, a vektor U C zaostaju za njim za kut od 90° (slika b). Efektivna vrijednost napona izvora (modul vektora U) prema dijagramu nalazi se iz naponskog trokuta OAB. Matematički izrazite prikazane odnose. ………………………………………………………………………………………………..... U formuli R R1 R2 R3 – … ………..otpor strujnog kruga jednak aritmetičkom zbroju otpora serijski spojenih otpornika. Općenito, za n uzastopnih prijemnika n R Rk. k 1 X X L1 X L2 X C3 je …………….. otpor kruga, jednak algebarskom zbroju reaktancija elemenata spojenih u seriju. Općenito, n n k 1 k 1 X (X Lk X Ck) X k . U gornjem krugu zbroj vektora induktivnih napona manji je od vektora napona na kondenzatoru, stoga X< 0. В таком случае говорят, что реактивное сопротивление (или цепь в целом) носит ……………… характер. 35 Дата___________ 2.11 Тема Параллельное включение приемников энергии Цепь из двух параллельных ветвей (рис. а). Известны напряжение источника и параметры схемы. Нужно определить ток I , потребляемый от источника, и угол сдвига на входе цепи. Для получения расчетных соотношений постройте векторную диаграмму токов, предварительно рассчитав токи в параллельных ветвях и углы их сдвига относительно приложенного напряжения. У первой ветви характер нагрузки индуктивный, ток отстает от U на угол 0 2 ……………………………………………………………………… У второй ветви характер нагрузки емкостный, вектор I 2 опережает U на угол 2 0 ……………………………………………………………………………. В качестве основного вектора принимают вектор напряжения источника U , являющегося общим для двух параллельных ветвей (рис. б). Тогда относительно него нетрудно сориентировать векторы токов I 1 , I 2 . Продолжите порядок построения векторной диаграммы ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………... 36 Проекцию вектора тока на вектор напряжения назовем ………………….. тока I а, а перпендикулярную проекцию – ……………………………… I p . На диаграмме (рис. б) эти составляющие показаны для всех векторов. Составляющие токи I a и I p физически не существуют и должны рассматриваться только как расчетные. По диаграмме активная составляющая входного тока определяется как сумма активных составляющих токов в параллельных ветвях (представьте математическое выражение изложенного) ………………………….……………………………………………………………… …………………………..…………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. где g – активная проводимость цепи, равная арифметической сумме активных проводимостей отдельных ветвей n g = gk , g g1 g 2 ; k =1 где g k Rk z k2 – активная проводимость k -й ветви. Только в частном случае, когда ветвь представляет собой чисто активное сопротивление zk Rk . Реактивная составляющая входного тока определяется как алгебраическая сумма реактивных составляющих токов в параллельных ветвях. Реактивную составляющую ветви с катушкой считают положительной, а с конденсатором – отрицательной. Знаки учитывают при подстановке соответствующих значений (математическое выражение) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… где b bL1 bC2 – реактивная составляющая проводимости цепи, равная алгебраической сумме реактивных проводимостей отдельных ветвей. В общем случае 37 n b= bk , k =1 где bk – реактивная проводимость отдельной k -й ветви, bk Xk . zk2 Если рассматриваемая ветвь чисто реактивная: zk X k , проводимость bk является обратной реактивному сопротивлению. Ток на входе цепи I I a2 I p2 U 2 g 2 U 2b 2 U g 2 b 2 Uy, где y g 2 b 2 – ……………………….. цепи, равная геометрической сумме …………………. и ………………. проводимостей. Угол сдвига фаз также определяется из векторной диаграммы. На представленных ниже рисунках изображены векторные диаграммы. Присутствуют такие понятия, как ulazna struja I, njegove komponente I a i I p i napon izvora U. Odredite gdje se nalazi trokut sastavljen od strujnog vektora i njegovih projekcija I, I a i I p, koji se naziva strujni trokut …-…………………….. Ako su stranice ovog trokuta podijeljene naponom U, dobit ćete trokut sličan trenutnom trokutu – trokut vodljivosti………………. a) b) c) Iz trokuta vodljivosti pronađite odnose između parametara i formula za određivanje kuta faznog pomaka…………………………………………………………………… ……………… ………… …….. 38 Da biste uzeli u obzir predznak, trebali biste koristiti formule tangensa i sinusa. U ovom lancu kada ukupna struja je u fazi s naponom, a ulazna reaktancija je b b L bC 0 ili b L bC, može doći do pojave rezonancije. Pri b L bC suprotne fazne reaktivne komponente struja su jednake, pa se rezonancija u takvom krugu naziva …………………………….. Datum _______________ 2.12 Tema Snaga strujnog kruga sinusne struje Razmotrimo dio električnog kruga, napon pri kojem u U m sin t, i struja i I m sin(t -) . Odredimo trenutnu snagu p ui U m I m sin t sin(t) = UI cos cos(2 t). Rezultirajuća jednadžba sadrži dvije komponente: konstantnu i sinusoidnu, s dvostrukom frekvencijom u usporedbi s frekvencijom struje i napona. Trenutne vrijednosti struje, napona i snage za induktivnu prirodu kruga (> 0) prikazane su na slici. A. U vremenskim intervalima kada u i i imaju iste predznake, trenutna snaga je pozitivna, energija teče od izvora do prijemnika, troši je otpornik i pohranjuje u magnetskom polju zavojnice. Kada ti i ja imamo različite znakove, trenutna snaga je negativna i energija se djelomično vraća iz prijamnika u izvor. Djelatna snaga koja ulazi u prijemnik jednaka je prosječnoj trenutnoj snazi ​​u razdoblju od 39 P 1T pdt UI cos. T0 Trigonometrijska funkcija cos naziva se ………………………. djelatna snaga jednaka ………………………………… …………………………………… a) ……………………………………………………………………………………… 2.16 …………………………………………………………………………….. Što je kut bliži nuli, to je cos bliži jedinici i, prema tome, ……… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………… …………………………………………………………………………………………………………………… formula djelatne snage može se transformirati uzimajući u obzir prethodno dobivene odnose …………… ………………………………. uto Umnožak efektivnih vrijednosti struje i napona na ulazu u krug naziva se prividna snaga i mjeri se u volt-amperima (VA) S ................. ........ Prividna snaga je računska snaga električnih instalacija (generatora, transformatora i sl.), za koju je naznačena nazivna, npr. za generator je nazivna (prividna) snaga jednaka njegovoj djelatnoj maksimalna snaga, koji se može dobiti s cos = ………….. Međutim, za većinu potrošača cos< 1. Поэтому даже при номинальных значениях напряжения и тока энергетические возможности источника используются не полностью, так как P Sном. 40 При расчетах электрических цепей и эксплуатации электрооборудования пользуются также понятием ………………………….., которая вычисляется по формуле Q ..........................., вар. Реактивная мощность характеризует собой энергию, которой обмениваются генератор и приемник. Она определяется maksimalna vrijednost snaga u dijelu strujnog kruga s reaktivnim elementima Q ...................................... . Jalova snaga kruga može biti pozitivna ili negativna ovisno o predznaku kuta. S induktivnom prirodom ulaznog otpora (0) reaktivna snaga …………….., kapacitivne prirode (0) – ……………………………… Odnos između djelatne, jalove i prividne snage S ............. ..... . Datum __________________ 2.13 Tema Električni krugovi s međusobnom induktivnošću Općenito Ovdje su dvije zavojnice (vodiči) 41 Krugovi u kojima se EMF inducira između dva (ili više) međusobno povezanih zavojnica nazivaju se ………………………. Krugovi (slika) su ravne tanke zavojnice s brojem zavoja w1 i w2. Tok samoindukcije F1L, stvoren strujom i1, može se predstaviti u obliku fluksa curenja F1 p, koji prodire samo u prvi krug, i fluksa F21, koji prodire u drugi krug ……………………… … Slično, odredite tok samoindukcije drugog kruga………… …………………. Tokovi F21 i F12 nazivaju se tokovi ………………… Obično se označavaju s dva indeksa: prvi indeks označava …………………………………………………………… ………………………… …… ,drugo- ………………………………………………………………… .......... ........................ ............. ... ............. Ako se smjer toka međusobne indukcije poklapa sa smjerom toka samoindukcije danog kruga, tada kažu da su magnetski tokovi i struje krugova usmjereni …………. U slučaju suprotnog smjera govore o ……………………….. tokovima. Ukupni tokovi koji prolaze kroz prvi i drugi krug ………………………………………………………………….. gdje “+” odgovara odgovarajućem smjeru protoka, “–” suprotan smjer. Potpuni tokovni spojevi prvog i drugog kruga 1 ............. w1 F1L F12 w1F1L w1F12 L1i1 M12i2 ; 2 w2F2 ..................... w2F2 L w2F21 L2 i 2 M 21i1 . Omjer fluks veze međusobne indukcije u jednom krugu prema struji u drugom naziva se ………………………….. M 12 12 i2 ............... .; M 21 21 i1 ................... Za linearne električne krugove uvijek vrijedi jednakost 42 M12 M 21 M. Međusobna induktivnost………………………………. dva i zavojnice ovisi o …………………………….., ……………, kao i o ………………………………………………. Induktivna sprega dviju zavojnica karakterizirana je koeficijentom sprege …………………………………………………………………. Taj je koeficijent uvijek manji od jedinice, budući da je magnetski tok međusobne indukcije uvijek manji od toka samoindukcije i može se povećati smanjenjem tokova propuštanja bifilarnim namotavanjem zavojnica (dvostruka žica) ili korištenjem materijala s visokim apsolutnim magnetska permeabilnost za magnetsku jezgru. Datum ____________________ 2.14 Tema EMF međusobne indukcije EMF inducirana u prvom i drugom krugu može se napisati kao e1 d 1 di di L1 1 M 2 e1L e1 M ; dt dt dt e2 d 2 di di L2 2 M 1 e2 L e2 M . dt dt dt Stoga je emf svake zavojnice određen …………………………………………………………………………………………………… ……… ……………………. ………………………………………………. Za određivanje predznaka EMF međusobne indukcije označavaju se stezaljke induktivno spregnutih elemenata strujnog kruga. Dva stezaljka nazivaju se istim ako ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………… …………………… …………………………………………………………………………………………….. 43 Takav zaključci su prikazani na dijagramima …………… ……. konvencionalne ikone, na primjer, točkice ili zvjezdice (sl. a, b). Istovjetno usmjerene struje i1 i i2 (slika a) u odnosu na priključke a i c uzrokuju ………………….. u smjeru tokova samoindukcije F1L (F2 L) i međusobne indukcije F12 (F21). Dakle, terminali a i c su isti. Drugi par terminala b i d također ima isti naziv, ali simboli označavaju samo jedan par terminala istog imena, na primjer, a i c (slika a). Ako su struje i1 i i2 različito usmjerene u odnosu na istoimene priključke (slika b), tada postoji ……………… smjer tokova samoindukcije i međusobne indukcije. Magnetski krugovi nisu prikazani na dijagramima i ograničeni su samo na oznaku istoimenih stezaljki (sl. c, d). Zapišite postupak za identifikaciju istoimenih terminala ………………………………………………………………………………………………………… ……………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 44 a) b) c) d) sl. sl. 2.36 Zapišite postupak određivanja predznaka EMF i napona međusobne indukcije, na temelju sl.a. ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………… …………………………………………………………………………………………………………………… …………………… … ……………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… 45 Odjeljak 3. Magnetsko polje i magnetski krugovi Datum ___________ 3.1 Tema Feromagnetski materijali i njihova magnetska svojstva Koji materijali pripadaju feromagnetskim materijalima i neferomagnetskim materijalima: … …………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ………………………………………… ……….. Značajka …………………… ……………………. materijala je da je odnos između magnetske indukcije B i jakosti magnetskog polja H u njima ………………………………….. Njihova apsolutna magnetska permeabilnost je konstantna vrijednost i praktički je jednaka magnetskoj konstanti … …………… …………………………………. . Materijali čija magnetska permeabilnost doseže velike vrijednosti i ovisi o vanjskom magnetskom polju i prethodnom stanju, zvanom ……………………………….. Svojstva feromagnetskih materijala obično karakteriziraju ……………………………….. magnetska indukcija B na jakost magnetskog polja H. Ako je ……………………….. uzorak u periodičnom magnetskom polju, tada krivulja B H ima oblik petlje koja se zove ……………………… (Sl. .). Odsječak 0a je krivulja magnetizacije, budući da polje nastaje kada nulta vrijednost indukcija. Točke b i d odgovaraju zaostaloj indukciji Br, a napetost u točkama c i e naziva se sila usporavanja, ili …………………, sila H c. 46 Sl. 3.1 Ovisno o ……………………………. feromagnetski materijali dijele se u dvije skupine: 1) ……………………………..s visokom magnetskom permeabilnošću i niskom koercitivnom silom H c 400 A m. To uključuje elektrotehničke čelike, permalloy i ferite; 2) ………………………………… s niskom magnetskom permeabilnošću, visokom koercitivnom silom Hc 5000...8000 A m i visokom zaostalom indukcijom Br 0,8...1 T. …………………….. materijali se koriste za izradu trajnih magneta. To uključuje legure ugljika, volframa, kroma i kobalta. ……………………… igra materijala važna uloga u elektrotehnici, budući da omogućuju dobivanje jakih magnetskih polja pri relativno niskim naponima i projektiranje elektromagnetskih uređaja s određenim karakteristikama. ………………………………. koristi se u svim električnim strojevima, transformatorima, elektromagnetima, relejima, itd. 47 Datum _____________ 3.2 Tema Zakon ukupne struje i njegova primjena za izračunavanje magnetskog polja …………………………….. naziva se skup magnetomotornih sile (MFS) , feromagnetska tijela ili bilo koji drugi medij kroz koji je zatvoren magnetski tok. Umnožak broja zavoja svitka i struje koja u njemu teče naziva se ……………………………..(MDS) F ............... ., [A]. MMF uzrokuje magnetski tok u magnetskom krugu, baš kao što EMF uzrokuje struju u električnom krugu. MDS je na dijagramima označen strelicom čiji se pozitivni smjer poklapa sa smjerom kretanja desnog vijka ako se okreće u smjeru struje u namotu (slika a). Magnetski krug u kojem je magnetski tok u svim dijelovima jednak naziva se …………………. (Slika b). a) b) c) d) Sl. U razgranatom magnetskom krugu, tokovi u različitim dijelovima nisu isti (slika c). Jedan od osnovnih zakona koji se koristi u proračunu magnetskog kruga je …………………………………………………………….: kruženje vektora jakosti magnetskog polja H duž zatvorenog kruga je jednako na algebarski zbroj struja koje su obuhvaćene ovim krugom H dl I. Ako integracijska petlja obuhvati w zavoja svitka kroz koji teče struja I, tada ukupni strujni zakon ima oblik 48 H dl ................ . Postoji formalna analogija između veličina koje karakteriziraju magnetske i električne krugove. Ova se analogija također odnosi na metode proračuna magnetskih krugova. U električnim krugovima pod utjecajem EMF-a nastaju istosmjerne struje. U magnetskim krugovima, magnetski fluksevi nastaju MMF-om namota. Po analogiji s otporom električna strujaČesto se koristi otpor magnetskog toka, koji se naziva ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………… …….. b) a) lanac ……………………………... Sl. 3.3 Napišite Ohmov zakon za magnetski krug…………………………………. Za dio magnetskog kruga bez MMF …………………………….. Zbog nelinearnosti magnetskog otpora, Ohmov zakon se ne može primijeniti na feromagnetske dijelove. Može se koristiti samo u područjima sa zračnim prazninama. Za razgranate magnetske krugove vrijede Kirchhoffovi zakoni. Prvi Kirchhoffov zakon je Fk 0. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. 49 ……………………………………………………………………………………. Drugi Kirchhoffov zakon - Iw Um Hl. 50

Za pretvaranje vrijednosti u stvarne trebate:

Točka iznad ja znači da je složeno.

Kako se ne bi brkali sa strujom, u elektrotehnici se složena jedinica označava slovom "j".

Za dati napon imamo:

Pri rješavanju problema obično operiraju efektivnim vrijednostima.

U izmjeničnu struju uvode se novi elementi:

L – [Gn]
Kondenzator [kapacitivnost]	S – [Ž]

Njihov otpor ( reaktancija) nalaze se kao:


(otpor kondenzatora je negativan)

Na primjer, imamo krug, spojen je na napon od 200 V, koji ima frekvenciju od 100 Hz. Moramo pronaći struju. Parametri elementa su postavljeni:

Da biste pronašli struju, trebate podijeliti napon s otporom (prema Ohmovom zakonu). Glavni zadatak ovdje je pronaći otpor.

Kompleksni otpor nalazi se kao:

Podijelimo napon s otporom i dobijemo struju.

Sve ove radnje prikladno se izvode u MathCadu. Složena jedinica se stavlja "1i" ili "1j". Ako to nije moguće, tada:

1. Pogodno je dijeljenje raditi u eksponencijalnom obliku.
2. Zbrajanje i oduzimanje – u algebarskom.
3. Množenje - na bilo koji način (oba broja u istom obliku).

Također, recimo nekoliko riječi o snazi. Snaga je proizvod struje i napona za istosmjerne krugove. Za krugove izmjenične struje uvodi se još jedan parametar - kut faznog pomaka (ili bolje rečeno njegov kosinus) između napona i struje.

Pretpostavimo da smo za prethodni krug pronašli struju i napon (in složeni oblik).

Snaga se također može pronaći pomoću druge formule:

U ovoj formuli je kompleks konjugirane struje. Konjugirano znači da njegov imaginarni dio (onaj s j) mijenja predznak u suprotan (minus/plus).
Ponovno– označava pravi dio (onaj bez j).

To su bile formule za djelatnu (korisnu) snagu. U strujnim krugovima izmjenične struje postoji i jalova snaga (koju stvaraju kondenzatori, a troše zavojnice).

im– imaginarni dio složeni broj(onaj sa j).

Poznavajući jalovu i aktivnu snagu, možete izračunati puna moć lanci:

Za pojednostavljeni proračun istosmjernih i izmjeničnih krugova koji sadrže veliki broj ogranaka, koristite jednu od pojednostavljenih metoda analize sklopova. Pogledajmo pobliže metodu struje petlje.

Metoda struje petlje (MCT)

Ova metoda je prikladna za rješavanje krugova koji sadrže više čvorova od neovisnih krugova (na primjer, krug iz odjeljka o istosmjernoj struji). Princip rješenja je sljedeći:

Ova metoda, kao i druge (na primjer, metoda čvornih potencijala, ekvivalentni generator, superpozicija) prikladna je za krugove istosmjerne i izmjenične struje. Pri proračunu krugova izmjenične struje otpori elemenata svode se na složeni oblik zapisa. Sustav jednadžbi također se rješava u složenom obliku.

Književnost

Prilagođeno električno rješenje

I zapamtite da su naši rješavači uvijek spremni pomoći vam s TOE. .

Državna obrazovna ustanova

"Mogiljevska stručna elektrotehnička škola"

Radna bilježnica

"Osnovni tečaj za električara"

Programer: stručni majstor 1. kategorije Aniskov A.A.

ANOTACIJA

traži nova energija za zamjenu dimljenja, skupa, niskoučinkovita goriva dovela je do otkrića svojstava raznih materijala akumulirati, skladištiti, brzo prenositi i transformirati električnu energiju. Prije dva stoljeća otkriveni su, istraženi i opisani načini korištenja električne energije u svakodnevnom životu i industriji. Od tada je znanost o elektricitetu postala posebna grana. Sada je teško zamisliti naš život bez električnih uređaja. Mnogi od nas bez straha kreću u popravke. Kućanski aparati i uspješno se nositi s tim. Mnogi se ljudi boje popraviti čak i utičnicu. Naoružani određenim znanjem, možemo se prestati bojati struje. Procese koji se odvijaju na mreži trebate razumjeti i koristiti u vlastite svrhe.

Predloženi kolegij osmišljen je tako da polaznika inicijalno upozna s osnovama elektrotehnike.

Materijal mogu koristiti studenti u pripremi za nastavu, nastavnici i stručnjaci za industrijsko osposobljavanje

Nakon proučavanja ovog priručnika, svaki student bi trebao znati:

Osnovni, temeljni električni pojmovi i veličine;

Električni materijali i njihova vodljivost;

Legenda električni dijagrami;

Označavanje električnih krugova, žica i kabela;

Proračun poprečnog presjeka žice;

Metode za dobivanje kontaktnih veza;

Pravila za uzemljenje i zaštitu električnih instalacija;

Spajanje motora i generatora;

Metode zaštite električnih krugova od preopterećenja;

Vrste električnih ožičenja i metode njihove instalacije;

Sigurnosne mjere opreza elektroinstalacijski radovi te osnovne tehnike pružanja prve pomoći unesrećenom od strujnog udara.

Nakon proučavanja ovog priručnika, studenti bi trebali moći:

Izračunati poprečni presjek žica;

Koristite mjerne instrumente;

Prikupiti jednostavne električne krugove;

Sastavite kontaktne spojeve uvijanjem i lemljenjem.

1. Sažetak

2. Osnovne električne veličine.

3. Elektro materijali. Otpor, vodljivost.

4. Simboli u dijagramima.

5. Električni krug. Paralelno i sekvencijalno povezivanje.

6.Proračun poprečnog presjeka žice.

7. Magnetska svojstva električne struje.

8. Strujni krugovi. Kontrolni krugovi.

9.Relej. Kontaktori.

10.Generator. Motor.

11.Mjerni instrumenti.

12.Načini dobivanja kontaktnih veza.

13. Uzemljenje i zaštita.

14.Napon koraka.

15. Trofazna struja.

16. Uključivanje u "trokut" i "zvijezdu".

17. Električni strojevi iz popravka.

18. Uključite trofazni motor u jednofaznu mrežu.

19.Magnetski pokretač.

20. Dijagrami instalacije i spoja.

21. Strujni krugovi i upravljački krugovi.

22.Kako sastaviti sklopove.

23. Zaštita sheme.

24. Automatizacija.

25.Rasvjeta.

26. Električno ožičenje.

27. Pružanje prve pomoći unesrećenom u slučaju strujnog udara.

29. Ispravljački krugovi.

30.Transformatori.

31. Prijave. Odabir i uporaba zaštitne opreme.

32.Provjera znanja o naučenom. Odgovorite na postavljena pitanja.

33. Korištena literatura.

Osnovne električne veličine i pojmovi

Suština elektriciteta je da se tok elektrona kreće kroz vodič Zatvoreni krug od izvora struje do potrošača i natrag. Krećući se ti elektroni izvode određeni posao. Ta se pojava naziva ELEKTRIČNA STRUJA, a mjerna jedinica je dobila ime po znanstveniku koji je prvi proučavao svojstva struje. Prezime znanstvenika je Ampere.

Morate znati da se struja tijekom rada zagrijava, savija i pokušava pokidati žice i sve kroz što teče. Ovo svojstvo treba uzeti u obzir pri proračunu strujnih krugova, tj. što je veća struja, to su žice i strukture deblje.

Ako otvorimo strujni krug, struja će prestati, ali će na stezaljkama izvora struje još uvijek biti potencijala, uvijek spremnog za rad. Razlika potencijala na dva kraja vodiča naziva se NAPON (U).

Svojedobno je znanstvenik po imenu Volt pažljivo proučavao električni napon i dao mu je detaljno objašnjenje. Kasnije je mjerna jedinica dobila njegovo ime.

Za razliku od struje, napon se ne prekida, već izgara. Električari kažu da se kvari. Stoga su sve žice i električne komponente zaštićene izolacijom, a što je napon veći, to je izolacija deblja.

Nešto kasnije, drugi poznati fizičar, Ohm, pomnim eksperimentiranjem identificirao je odnos između ovih električnih veličina i opisao ga. Sada svaki školarac zna Ohmov zakon I=U/R. Može se koristiti za izračunavanje jednostavni sklopovi. Prekrivajući prstom vrijednost koju tražimo, vidjet ćemo kako je izračunati.

Nemojte se bojati formule. Za korištenje električne energije nisu potrebne toliko one (formule), koliko razumijevanje onoga što se događa u električnom krugu.

I dogodi se sljedeće. Proizvoljni izvor struje (nazovimo ga za sada GENERATOR) stvara električnu energiju i prenosi je žicama do potrošača (nazovimo ga za sada OPTEREĆENJE). Dakle, imamo zatvoreno strujni krug"GENERATOR - OPTEREĆENJE".

Dok generator proizvodi energiju, opterećenje je troši i radi (tj. pretvara električnu energiju u mehaničku, svjetlosnu ili bilo koju drugu). Postavljanjem običnog prekidača u prekid žice, možemo uključiti i isključiti opterećenje kada je potrebno. Time dobivamo neiscrpne mogućnosti reguliranja rada. Zanimljivo je da kada je opterećenje isključeno, nema potrebe za isključivanjem generatora (po analogiji s drugim vrstama energije - gašenje vatre ispod parnog kotla, zatvaranje vode u mlinu itd.)

Važno je pridržavati se omjera GENERATOR-OPTEREĆENJE. Snaga generatora ne bi trebala biti manje snage opterećenja. Ne može se spojiti na slab generator snažno opterećenje. To je kao da ste upregnuli starog zanovijeta u teška kola. Snagu uvijek možete saznati iz dokumentacije električnog uređaja ili njezine oznake na pločici pričvršćenoj na bočnu ili stražnju stijenku električnog uređaja. Pojam SNAGE uveden je u upotrebu prije više od jednog stoljeća, kada je električna energija prešla pragove laboratorija i počela se koristiti u svakodnevnom životu i industriji.

Snaga je proizvod napona i struje. Jedinica je Watt. Ova vrijednost pokazuje koliko struje troši opterećenje pri tom naponu. P=U x I

Elektro materijali. Otpor, vodljivost

Već smo spomenuli količinu koja se zove OM. Sada pogledajmo to detaljnije. Znanstvenici su to odavno primijetili različitih materijala drugačije se ponašati sa strujom. Neki ga nesmetano propuštaju, drugi mu se tvrdoglavo opiru, treći ga propuštaju samo u jednom smjeru ili ga propuštaju “pod određenim uvjetima”. Nakon ispitivanja vodljivosti svih mogućih materijala, postalo je jasno da apsolutno svi materijali, u jednom ili drugom stupnju, mogu provoditi struju. Za procjenu “mjere” vodljivosti izvedena je jedinica za električni otpor i nazvana OM, a materijali su, ovisno o njihovoj “sposobnosti” propuštanja struje, podijeljeni u skupine.

Jedna skupina materijala su vodiči. Vodiči provode struju bez velikih gubitaka. Vodiči uključuju materijale s otporom od nula do 100 Ohm/m. Uglavnom metali imaju ova svojstva.

Druga skupina su dielektrici. Dielektrici također provode struju, ali uz velike gubitke. Otpor im se kreće od 10.000.000 Ohma do beskonačnosti. Dielektrici, uglavnom, uključuju nemetale, tekućine i razne veze plinovi

Otpor od 1 ohma znači da u vodiču presjeka 1 sq. mm i dužine 1 metar, izgubit će se 1 amper struje..

Recipročna vrijednost otpora je vodljivost. Vrijednost vodljivosti određenog materijala uvijek se može pronaći u referentnim knjigama. Otpornosti i vodljivosti nekih materijala dani su u tablici br.1

TABLICA br. 1

Iz tablice možete vidjeti da su najvodljiviji materijali srebro, zlato, bakar i aluminij. Zahvaljujući visoka cijena srebro i zlato koriste se samo u visokotehnološkim shemama. A bakar i aluminij naširoko se koriste kao vodiči.

Također je jasno da ne postoje apsolutno vodljivi materijali, pa pri proračunima uvijek morate uzeti u obzir da se struja gubi u žicama i napon pada.

Postoji još jedna, prilično velika i "zanimljiva" skupina materijala - poluvodiči. Vodljivost ovih materijala varira ovisno o uvjetima okoliš. Poluvodiči počinju provoditi struju bolje ili, obrnuto, lošije, ako se zagrijavaju / hlade, ili osvjetljavaju, ili savijaju, ili, na primjer, podvrgavaju strujnom udaru.

Simboli u dijagramima

Za potpuno razumijevanje procesa koji se odvijaju u lancu, morate biti u stanju ispravno čitati električne dijagrame. Da biste to učinili, morate poznavati konvencije. Od 1986. godine na snagu je stupio standard koji je uvelike eliminirao razlike u oznakama koje postoje između europskih i ruskih GOST-ova. Sada električni dijagram iz Finske može pročitati električar iz Milana i Moskve, Barcelone i Vladivostoka.

U električni dijagrami Postoje dvije vrste simbola: grafički i slovni.

Slovni kodovi najčešćih vrsta elemenata prikazani su u tablici br. 2:

TABLICA br. 2

Uobičajeni grafički simboli prikazani su u tablicama br. 3 - br. 6. Žice u dijagramima označene su ravnim linijama.

Jedan od glavnih zahtjeva pri izradi dijagrama je njihova lakoća percepcije. Električar, gledajući dijagram, mora razumjeti kako je krug strukturiran i kako ovaj ili onaj element ovog kruga radi.

TABLICA br. 3. Simboli kontaktnih veza