Quaderno di esercizi sull'ingegneria elettrica per le ONG. Materiali elettrici

Ministero dell'Istruzione e della Scienza della Federazione Russa FGOU SPO "Komsomolsk-on-Amur Aviation Technical College" MANUALE DI LAVORO disciplina "Ingegneria elettrica" ​​Sezione 1 Circuiti lineari corrente continua Sezione 2 Circuiti lineari di corrente sinusoidale Sezione 3 Campo magnetico e circuiti magnetici di uno studente gr. _____________ ________________________ ___________________________ Komsomolsk sull'Amur 2014 Cartella di lavoro nella disciplina "Ingegneria elettrica": manuale didattico e metodologico / Autore Noskova E.D. Komsomolsk-on-Amur: FGOU SPO “Komsomolsk-on-Amur Aviation Technical College”, 2014 – p.50 Il manuale è stato sviluppato nella sezione “Linear DC Circuits”, “Linear Circuits of Sinusoidal Current”, “Magnetic Field and Magnetic Circuiti” ”, copre gli aspetti principali delle sezioni presentate. Soddisfa i requisiti degli attuali standard educativi russi a cui è destinato il libro di esercizi lavoro indipendente studenti quando studiano e consolidano il materiale, quando fanno i compiti. Per gli studenti che studiano specialità tecniche, insegnanti di discipline tecniche generali. Considerato e raccomandato in una riunione dal presidente della commissione tematica (ciclica) del Comitato Centrale Kvetka V.I. 2 Introduzione B Ultimamente Il problema della formazione professionale di specialisti altamente qualificati è acuto. La professionalità è l'elevata mobilità degli specialisti, la loro capacità di padroneggiare rapidamente le innovazioni e di adattarsi rapidamente alle mutevoli condizioni. E questo è possibile a condizione che un diplomato di una scuola tecnica studi costantemente. E la cosa principale in questo processo non è la quantità di informazioni ricevute, ma la capacità di trovarle, assimilarle e utilizzarle in modo creativo. Nella nota esplicativa al programma disciplina accademica“Ingegneria Elettrica” prevede che, a seguito dello studio della disciplina, gli studenti debbano: essere in grado di: eseguire calcoli di circuiti elettrici; selezionare i materiali elettrici sulla base di un'analisi delle loro proprietà per un'applicazione specifica; utilizzare gli strumenti e prendere le loro letture; eseguire la verifica di amperometri, voltmetri e contatori monofase; eseguire misurazioni di parametri di circuiti a corrente continua e alternata; conoscere: i fondamenti della teoria dei campi elettrici e magnetici; metodi per il calcolo di circuiti di correnti continue, alternate monofase e trifase; metodi per misurare grandezze elettriche, non elettriche e magnetiche; circuiti per il collegamento di dispositivi per la misurazione di corrente, tensione, energia, frequenza, resistenza di isolamento, potenza; classificazione dei materiali elettrici, loro proprietà, ambito di applicazione. Risolvere i problemi assegnati è impossibile senza organizzare l'attività cognitiva indipendente degli studenti. A questo scopo è stato sviluppato un quaderno di esercizi destinato al lavoro indipendente durante lo studio, il consolidamento del materiale e il completamento compiti a casa. 3 Il quaderno di esercizi è stato sviluppato nelle sezioni “Circuiti lineari in corrente continua”, “Circuiti lineari di corrente sinusoidale”, “Campo magnetico e circuiti magnetici”. Il libro di esercizi libera gli studenti da lavoro preparatorio- riscrivere i dati e le domande iniziali, ed è il massimo forma ottimale lavorare in condizioni di grave carenza di tempo. Come dimostrano i molti anni di esperienza nell'insegnamento, gli studenti completano con successo test, si ottiene se, durante lo studio indipendente informazioni educative gli studenti lavorano attraverso una serie di domande e compiti relativi al materiale dell'argomento controllato. L'obiettivo principale di tali compiti è creare autodidatta o consolidamento dell'informazione didattica da parte degli studenti in modo più specifico e mirato; dovrebbero orientare gli studenti verso la padronanza degli aspetti più importanti dell'argomento studiato. Pertanto, la risoluzione dei problemi parallelamente allo studio di materiale proveniente da fonti di informazione dovrebbe contribuire all'acquisizione delle conoscenze richieste con un dispendio ottimale di energia e tempo da parte dello studente migliorando l'organizzazione del lavoro indipendente. Quando si elaborano domande e compiti, nonché la sequenza della loro attuazione, viene preso in considerazione il percorso ottimale per la formazione graduale di competenze e abilità durante lo studio del materiale. Per la decisione giusta domande e compiti, la conoscenza superficiale del materiale non è sufficiente; solo studiando e riflettendo profondamente sul materiale dei libri di testo e trasformando razionalmente le informazioni precedentemente studiate, puoi imparare a pensare in modo logico, trovare connessioni tra fenomeni e risolvere problemi con costo minimo tempo. La risoluzione dei problemi sviluppa le capacità di utilizzare la teoria nella pratica. Un approccio allo studio del corso di Ingegneria Elettrica da tale prospettiva garantirà l'interesse per l'apprendimento di alta qualità del materiale, aumenterà il livello di motivazione e interesse per il materiale studiato. 4 INDICE Introduzione ………………………..…………. 3 1 Sezione Circuiti CC lineari 7 1.1 Argomento Proprietà generali DC 7 1.2 Argomento Corrente elettrica. Densità corrente. Tensione elettrica 9 1.3 Argomento Legge di Ohm 11 1.4 Argomento Sorgente di campi elettromagnetici e sorgente di corrente 12 1.5 Argomento Energia elettrica e potenza elettrica 14 1.6 Argomento Legge di Ohm per una sezione di un circuito contenente campi elettromagnetici 16 1.7 Argomento Leggi di Kirchhoff 16 1.8 Argomento Conversione di circuiti elettrici lineari 18 2 Sezione Circuiti lineari, corrente sinusoidale 21 2.1 Argomento Ampiezza, frequenza e fasi della corrente e tensione sinusoidale 21 2.2 Argomento Valore efficace della corrente sinusoidale 23 2.3 Argomento Resistore, bobina induttiva e condensatore in un circuito di corrente sinusoidale 24 2.4 Argomento Resistore in un circuito di corrente sinusoidale 25 2.5 Argomento Bobina induttiva in un circuito di corrente sinusoidale 26 2.6 Argomento Condensatore in un circuito di corrente sinusoidale 28 2.7 Argomento Circuito contenente un resistore e una bobina induttiva 29 2.8 Argomento Circuito contenente un resistore e un condensatore 31 2.9 Argomento Collegamento in serie di un resistore, bobina induttiva e condensatore 32 2.10 Argomento Circuito non ramificato di corrente sinusoidale 34 2.11 Argomento Connessione parallela ricevitori di energia 36 2.12 Argomento Potenza di un circuito di corrente sinusoidale 39 2.13 Argomento Circuiti elettrici con mutua induttanza. Informazioni generali 41 2.14 Argomento CEM di mutua induzione 43 3 Sezione Campo magnetico e circuiti magnetici 46 3.1 Argomento Materiali ferromagnetici e loro proprietà magnetiche 46 3.2 Argomento Legge corrente apparente e la sua applicazione per il calcolo campo magnetico 48 5 Informazioni per gli studenti Il quaderno di esercizi è stato sviluppato in conformità con il programma della disciplina “Ingegneria Elettrica”. Il taccuino è destinato al lavoro indipendente in classe quando si studia nuovo materiale e si fanno i compiti. Il libro di esercizi è compilato con una suddivisione delle lezioni del materiale. Il quaderno libera gli studenti dal lavoro preparatorio, riscrivendo i dati e le domande iniziali, ed è la forma di lavoro più ottimale in condizioni di grave carenza di tempo. Le risposte alle domande devono essere specifiche ed esaurienti. Quando esegui gli schemi, devi seguire le regole grafica ingegneristica. Quando si risponde alle domande del test, è necessario indicare il numero della risposta corretta. Quando riceve i crediti, lo studente deve presentare un quaderno di esercizi con tutto il lavoro svolto. Quando si completano le attività, è necessario utilizzare la seguente documentazione: Elenco delle fonti utilizzate I.A. Danilov P.M. Ivanov Ingegneria elettrica generale con fondamenti di elettronica. Manuale. M: “Scuola Superiore” 2008 E.A. Lotoreichuk Ingegneria Elettrica. Esercitazione. M: “Scuola superiore”, 2010 Kuzovkin V.A. Ingegneria elettrica teorica . Manuale. M.: Logos, 2008 6 Sezione 1 Circuiti lineari in corrente continua Data _________________ 1.1 Argomento Proprietà generali Che cosa si chiama circuito elettrico? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ____________ Quali dispositivi sono chiamati fonti di energia elettrica? _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ _____________________ Le fonti chimiche di energia elettrica vengono solitamente chiamate....? _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ______________ Le fonti fisiche di energia elettrica sono dispositivi...... ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Ricevitori di energia elettrica....? _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ _____________________ I circuiti elettrici contengono:…..? _____________________________________________________________________________ _______ 7 Una rappresentazione grafica di un circuito elettrico è... ___________________________________________________________________________ Dare la definizione corretta dei simboli dati per sorgenti e ricevitori di corrente continua? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ______________ Fornire la definizione corretta dei simboli forniti degli strumenti di misura e dei dispositivi di commutazione? a) b) c) d) ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Che cos'è un regime equivalente? _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Disegna esempi di un circuito elettrico ramificato e non ramificato? 8 Dare la definizione corretta dei seguenti concetti: ramo, contorno, nodo? Rappresentare graficamente questi concetti ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ _________________ Data ____________________ 1.2 Argomento Corrente elettrica. Densità corrente. Tensione elettrica Quella che viene chiamata corrente elettrica e quale corrente è considerata costante, indica la dimensione? _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ______________ Caratterizzare i conduttori del primo tipo ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ______________ Caratterizzare i conduttori del secondo tipo ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ______________ Il verso positivo della corrente elettrica è…. _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 9 ___________________________________________________________________________ _____________________ Le condizioni per il verificarsi della corrente elettrica sono ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ _____________________ Fornire una caratteristica della densità di corrente, indicarne la designazione, la formula, l'unità di misura ___________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ _____________________ Fornire una caratteristica della tensione elettrica, indicarne la designazione , unità di misura ________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ _____________________ Come viene scelto il positivo? Direzione delle correnti quando si calcolano i circuiti elettrici, fare un esempio. ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ______________ 10 Data _________________ 1. 3 Argomento La legge di Ohm La legge di Ohm recita: ______________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ________________________ La legge di Ohm in forma differenziale per una sezione di un circuito senza campi elettromagnetici ha la forma...... ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ __________________ La legge di Ohm in forma integrale per un sezione di un circuito senza EMF ha la forma......Scrivere la formulazione ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________ Caratteristiche di resistenza. Formulazione. Dimensione. Resistività. Dimensione. Il rapporto tra resistenza e conduttività _________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ________________________ La dipendenza della corrente del resistore I dalla tensione fornita U è chiamata sua ........ 11 a) b) Se la resistenza del resistore non dipende dalla corrente, allora la sua caratteristica corrente-tensione è una...... linea (Fig. . .) passante per ..... coordinate. Tale resistore si chiama ....... Un resistore la cui caratteristica corrente-tensione è una linea curva (Fig. ....) si chiama ....... I circuiti elettrici contenenti solo elementi lineari sono chiamati ..... Se il circuito ha almeno un elemento non lineare, l'intero circuito è chiamato ... Data _________________ 1.4 Argomento Sorgente EMF e sorgente di corrente Quando si converte qualsiasi tipo di energia in energia elettrica nelle sorgenti si verifica a causa della forza elettromotrice (EMF). La forza elettromotrice E caratterizza…. __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ____________ I campi elettromagnetici sono definiti come……. _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ______________ La FEM è uguale al lavoro, ...... 12 La FEM può essere rappresentata come la differenza .... _____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ __________________ Una fonte ideale di campi elettromagnetici è una tale fonte di energia... ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ _____________________ Per una direzione positiva Fonte di campi elettromagneticiè accettato….. La corrente nel circuito è determinata dalla formula…… ___________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ __________________ La tensione ai terminali della sorgente o al carico è determinata dalla formula…… 13 Le caratteristiche I-V delle fonti di energia elettrica sono spesso chiamate ……… caratteristiche. _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ _______________ Una fonte di corrente è una fonte di energia elettrica così idealizzata che ..... ________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ __________ ___________________________________________________________________________ _____ Data _________________ 1.5 Argomento Energia elettrica e potenza elettrica Energia elettrica Utilizzando la legge di Ohm per il circuito I E R R Vn e il diagramma presentato, ottenere la formula per la fonte di lavoro (energia) Wr W W . Dimensione dell’energia 14 ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ __________ Potenza elettrica La potenza elettrica Pg è ..... _________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ______________ Dimensione della potenza Potenza ceduta (utile) dalla fonte di energia al consumatore (ricevitore) – Potenza dissipata nella resistenza interna – Legge di Joule-Lenz – Efficienza della fonte di energia Rapporto di potenza del ricevitore (potenza utile) P rispetto alla potenza della fonte di energia Pg è chiamato coefficiente azione utile(efficienza) - ..... Caratterizzare l'efficienza, fornire le formule necessarie. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ Data ___________________ 15 1.6 Argomento Legge di Ohm per una sezione di circuito contenente campi elettromagnetici a c E IR a c E IR Utilizzando i diagrammi proposti, nonché l'espressione U ac a c , ottenere un'equazione che esprime la legge di Ohm in forma matematica per una sezione di circuito contenente campi elettromagnetici I U ac E R ________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ __________________ ____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ _____________ Data ________ 1.7 Argomento Le leggi di Kirchhoff Le leggi di Kirchhoff stabiliscono le relazioni tra correnti e tensioni nei circuiti elettrici ramificati di qualsiasi tipo. La prima legge di Kirchhoff segue dalla legge di conservazione della carica. Consiste nel fatto che………. 16 Annotare espressione matematica Prima legge di Kirchhoff per il disegno La seconda legge di Kirchhoff recita: ………… k m i 1 i 1 Ei I i Ri Scrivi l'espressione estesa utilizzando la nota sotto Nota sui segni dell'equazione risultante: 1) FEM è positivo se la sua direzione coincide con la direzione di bypass del contorno scelta arbitrariamente; 2) la caduta di tensione sul resistore è positiva se la direzione della corrente al suo interno coincide con la direzione del bypass. 17 Data ________ 1.8 Argomento Conversione di circuiti elettrici lineari Il calcolo e lo studio di circuiti elettrici complessi in molti casi può essere notevolmente facilitato dalla conversione. L'essenza della trasformazione è sostituire le sezioni della catena con altre equivalenti, ma più semplici, ad es. senza causare variazioni di tensione e corrente nel resto del circuito Collegamento in serie dei resistori a) Fig. 1.17 b) Se più resistori sono collegati uno dopo l'altro senza ramificazioni e la stessa corrente li attraversa, tale collegamento viene chiamato seriale. Utilizzando la seconda legge di Kirchhoff, annotare l'espressione per la resistenza totale (equivalente) del circuito elettrico ________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Il collegamento in serie dei ricevitori di energia ha trovato largo impiego V varie aree tecnologia. Di solito viene utilizzato nei casi in cui la tensione calcolata del ricevitore è inferiore alla tensione della fonte di energia elettrica. 18 Collegamento in parallelo di resistori Una connessione in parallelo di ricevitori è una connessione in cui più rami sono collegati agli stessi due nodi circuito elettrico... In conformità con la legge di Ohm e la prima legge di Kirchhoff, annotare l'espressione per la resistenza totale (equivalente) del circuito elettrico. Un collegamento in parallelo ha le sue caratteristiche: tutti i ricevitori sono sotto la stessa tensione; A tensione costante lo spegnimento di uno o più ricevitori di energia non altera il funzionamento dei restanti ricevitori accesi. Collegamento misto di resistori Un collegamento misto è una combinazione di collegamenti in serie e in parallelo di resistori. 19 a) a) b) c) Utilizzando la conoscenza del sequenziale e collegamento parallelo resistori, ottenere i valori delle correnti nei rami _________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ______ b) c) 20 Sezione 2 Circuiti lineari di corrente sinusoidale Nell'industria dell'energia elettrica viene utilizzata principalmente la corrente alternata. Attualmente quasi tutta l’energia elettrica viene generata sotto forma di energia corrente alternata. Il vantaggio principale della corrente alternata rispetto alla corrente continua è la capacità di convertire facilmente e con perdite minime la tensione durante la trasmissione di energia. I generatori e i motori CA hanno una struttura più semplice, sono più affidabili e più facili da utilizzare rispetto alle macchine CC. Data____________ 2.1 Argomento Ampiezza, frequenza e fase della corrente e tensione sinusoidale V tecnologia moderna Le correnti CA sono ampiamente utilizzate: sinusoidali, rettangolari, triangolari, ecc. Il valore della corrente in qualsiasi momento è chiamato ...... valore. Valori istantanei corrente, tensione, FEM sono designati dalle lettere …….. Le correnti i cui valori istantanei si ripetono a intervalli di tempo uguali sono chiamate ….., e il periodo di tempo più breve durante il quale si osservano queste ripetizioni è chiamato ……. Se la curva cambia corrente periodicaè descritta da una sinusoide, la corrente si chiama …….. Tutte le funzioni sinusoidali del tempo (ad esempio la corrente) si scrivono nella stessa forma: 21 i I m sin(t), dove i – ….. ……… ..valore corrente; I m – …………….. valore attuale, – ……………; – ……………… L'argomento del seno (t) si chiama……... L'angolo è uguale alla fase nell'istante di tempo iniziale t = 0 e quindi si chiama ………. La fase aumenta continuamente nel tempo e dopo il suo aumento di 2 si ripete l'intero ciclo di variazione della corrente. Durante il periodo T la fase aumenta di 2. Pertanto, il rapporto 2/T determina la velocità del cambiamento di fase e viene chiamato ………. 2/T2f; rad s 1, f = ….. Hz s Per determinare i valori istantanei di u e i, è necessario determinare i loro parametri: ……., …….. e ……….. Si può considerare la corrente continua COME caso speciale corrente alternata, la cui frequenza è zero. Nella tecnologia moderna viene utilizzato vasta gamma frequenze correnti alternate da centesimi a miliardi di Hertz. Nell'industria dell'energia elettrica nel nostro paese e in Europa, la frequenza standard è 50 Hz, negli Stati Uniti - 60 Hz. Si ottiene 22 EMF sinusoidale nella tecnologia moderna vari metodi in …………….. e altri dispositivi. Un chiaro esempioè l'induzione di campi elettromagnetici dovuta a induzione elettromagnetica in un sistema di riferimento rotante in un campo magnetico uniforme Un sistema di riferimento di area s contiene w spire e ruota a velocità angolare costante in un campo magnetico con induzione B. Poi …………. telai ……………….. Secondo la legge ………….. nel telaio viene indotta una fem e d wBs sin t = ......... ..... . dt Data _________ 2.2 Argomento Valore efficace della corrente sinusoidale Il valore istantaneo di una corrente alternata cambia continuamente da zero a un valore massimo. La corrente alternata può essere caratterizzata dalla sua ampiezza. È possibile utilizzare per caratterizzare la corrente alternata alcune delle sue proprietà che non dipendono dalla direzione della corrente. Tale proprietà è, ad esempio, la capacità di una corrente di riscaldare il conduttore attraverso il quale passa. Immaginiamo una corrente alternata che passa attraverso un conduttore con resistenza R. Durante un periodo la corrente rilascia una certa quantità di energia termica nel conduttore……. 23 Passiamo per lo stesso conduttore DC, selezionandola in modo che rilasci la stessa quantità di energia termica nello stesso tempo……….. Una corrente continua che cede in un conduttore la stessa quantità di calore di una corrente alternata si chiama ………………… il valore di una corrente alternata. Il valore efficace della corrente sinusoidale è determinato come valore quadratico medio nel periodo. Determinare la connessione tra corrente effettiva I e l'ampiezza I m della corrente sinusoidale… ……. Valore efficace della tensione sinusoidale……. Data ________ 2.3 Argomento Resistore, bobina induttiva e condensatore in un circuito di corrente sinusoidale I componenti dei circuiti di corrente sinusoidali sono un resistore, una bobina induttiva e un condensatore. Gli elementi di un circuito di corrente alternata in cui l'energia viene rilasciata sotto forma di calore sono chiamati ……… Gli elementi di un circuito in cui l'energia viene periodicamente immagazzinata in un campo elettrico o magnetico sono chiamati ……… e la resistenza che forniscono alla corrente alternata la corrente è ……… resistenza. Le reattanze hanno ……… e …………. . 24 2.4 Argomento Resistore in un circuito di corrente sinusoidale Se una tensione sinusoidale ………………….. è collegata a un resistore con una resistenza R, allora attraverso di esso scorrerà una corrente sinusoidale …………………. Di conseguenza, la tensione ai terminali e la corrente che passa attraverso il resistore hanno la stessa fase iniziale, o, come si suol dire, ………….. - raggiungono contemporaneamente i loro valori di ampiezza e, di conseguenza, passano simultaneamente per zero. Angolo di fase ________________________________________________________________ Nel nostro caso, l'angolo di fase è il seguente………… Le ampiezze e i valori efficaci di corrente e tensione sono legati dalla legge di Ohm…………. Il flusso di corrente attraverso un resistore è accompagnato dal consumo di energia dalle fonti. Il tasso di fornitura di energia è caratterizzato dalla potenza. Potenza istantanea consumata da un resistore ……………….. Il valore medio della potenza istantanea nel periodo P 1T pdt si chiama ……………… …… e si misura in ……………….. T0 Formula della potenza attiva …………. 25 Data ___________ 2.5 Argomento Bobina induttiva in un circuito di corrente sinusoidale Una bobina induttiva come elemento del circuito equivalente di un circuito di corrente sinusoidale reale consente di tenere conto nel calcolo del fenomeno dell'autoinduzione e del fenomeno dell'accumulo di energia nel suo campo magnetico. Al circuito di corrente alternata è collegata una bobina con una resistenza del filo infinitesima R = 0. Una variazione continua della corrente nel tempo provoca la comparsa di una fem di autoinduzione nelle spire della bobina. Secondo la regola di Lenz, questa fem si oppone al cambiamento di corrente. La corrente che attraversa la bobina varia secondo la legge ………… In questo caso la FEM di autoinduzione ………….. Tensione sulla bobina UL = UmSin(ωt+90°) Confrontare la formula la corrente e la tensione sulla bobina e traiamo la conclusione che la tensione sulla bobina ………….. corrente per angolo …………… o corrente …….. dalla tensione in fase per angolo ……. . L'angolo di sfasamento in questo caso è ……….. Il parametro del circuito X L L è …………………, avente dimensione Ohm. Dipende dalla frequenza ed è una grandezza con cui si tiene conto del fenomeno di autoinduzione 26 Le ampiezze di tensione e corrente sono legate dalla legge di Ohm: ………….. Analogamente per valori effettivi……………….. Potenza istantanea di un circuito con una bobina ……………. Analizza il grafico di potenza, trai una conclusione: esiste una fluttuazione di energia tra la sorgente e la bobina e ……………….. ……….. fluttuazioni della potenza istantanea nei circuiti con una bobina L'ampiezza è chiamata ………………………………………………………. QLUII2XL. Rif Potenza attiva a differenza della potenza attiva, si misura in ……….(volt-ampere reattivi). 27 Data _____________ 2.6 Argomento Condensatore in un circuito di corrente sinusoidale L'inclusione di un condensatore in un circuito di corrente alternata non provoca un'interruzione del circuito, poiché la corrente nel circuito viene sempre mantenuta a causa della carica e dello scarico del condensatore. Lascia che la tensione (Fig. 2.8 a) u U m sin t. Tenendo conto di questa formula, completare la formula i U dq du C CU m cos t m sin t ……………… 1 2 dt dt C La formula risultante mostra che la corrente …………….. tensione applicata all'angolo 2 (Fig. 2.8 b, c). Valori di corrente nulli corrispondono a valori di tensione massimi. Fisicamente, questo è spiegato dal fatto che quando si raggiunge carica elettrica e di conseguenza, con la tensione del valore massimo, la corrente diventa pari a ………. Lo sfasamento della corrente rispetto alla tensione qui, come prima, significa la differenza fasi iniziali tensione e corrente, ad es. …………….. 28 Pertanto, a differenza del circuito con una bobina, dove / 2, l'angolo di sfasamento nel circuito con un condensatore è …………. L'ampiezza della corrente e della tensione sono legate dalla legge di Ohm I m CU m Um; X C ......... XC dove X C – capacità, avente la dimensione Ohm. ………………………..la potenza entrante nel condensatore p ui U m I m sin t sin(t / 2) UI sin 2 t oscilla sinusoidalmente con frequenza angolare 2, avente ampiezza pari a UI (Fig .2,8 g). Proveniente dalla sorgente, l'energia viene temporaneamente immagazzinata nel campo elettrico del condensatore, per poi essere restituita alla sorgente quando il campo elettrico scompare. Pertanto, qui, come in un circuito con una bobina, l'energia oscilla tra la sorgente e il condensatore e la potenza attiva P = 0. L'ampiezza dell'oscillazione della potenza in un circuito con un condensatore è chiamata ………………… ……… …..potenza ………… Data ______________ 2.7 Argomento Circuito contenente un resistore e una bobina induttiva Una bobina reale in un circuito a corrente alternata rappresenta una combinazione di bobina attiva e induttiva componenti di resistenza. Il circuito equivalente della bobina induttiva è mostrato in Fig. Lascia che la corrente i I m sin(t i) scorra attraverso la bobina. 29 a b c Secondo la seconda legge di Kirchhoff per valori istantanei u u R u L ............., dove u R è la tensione applicata resistenza attiva; u L – tensione attraverso la reattanza induttiva. Per i valori efficaci, l'equazione u u R u L ............. può essere scritta …………………. Annotare la procedura per costruire un diagramma vettoriale (b), da cui segue l'espressione per la tensione U 2 U R2 U L2 I 2 R 2 I 2 X L2 Trasformando questa espressione, si ottiene il valore della corrente e della resistenza totale (complessa)... ……………… ……………………………………………………………………. Chiameremo il triangolo OAB (Fig.b) un triangolo dello stress. La componente di tensione che è in fase con la corrente si chiama …………. componente di tensione U a U a U R U cos ........ . La componente di tensione perpendicolare al vettore corrente si chiama ………………… componente di tensione U p U L U sin .......... . 30 Se si dividono i lati del triangolo della tensione (Fig. b) per il valore efficace della corrente, si ottiene un triangolo ……………. (Fig.c). Dal triangolo della resistenza si ottengono le relazioni per l'angolo di sfasamento, nonché la relazione tra i parametri del circuito. Annotare queste relazioni …………………………………… Il circuito è induttivo se 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 – impedenza catene R, C. Il vettore della tensione sorgente è in ritardo rispetto al vettore corrente di un angolo, quindi si dice che il circuito sia di natura capacitiva (– 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, allora la catena ha carattere ……………….. In questo caso, U L U C (Fig. b), e lo sfasamento > 0. Se X L X C, cioè X< 0, то цепь имеет ………………характер и сдвиг фаз < 0 (рис. в). Таким образом, реактивное сопротивление X может быть положительным (>0) e negativo (< 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 connessione seriale resistore e condensatore. Analizzare il circuito utilizzando un diagramma fasore. Costruisci arbitrariamente un vettore di corrente che sia fondamentale per tutti i vettori del diagramma e, secondo la seconda legge di Kirchhoff, annota i rapporti di tensione per il circuito ……………………, dove ……… ………………… ……………… Costruiamo vettori componenti, i cui moduli sono determinati dalla legge di Ohm. Costruiamo il vettore totale secondo la regola del poligono. I vettori tensione sulle resistenze attive del circuito sono in fase con il vettore corrente, i vettori U L sono avanti di 90° rispetto al vettore corrente e il vettore U C è indietro di un angolo di 90° (figura b). Il valore effettivo della tensione sorgente (modulo vettoriale U) secondo il diagramma si trova dal triangolo della tensione OAB. Esprimere matematicamente le relazioni mostrate. ……………………………………………………………………………………………………..... Nella formula R R1 R2 R3 – … ………..resistenza del circuito pari alla somma aritmetica delle resistenze dei resistori collegati in serie. In generale, per n ricevitori consecutivi n R Rk . k 1 X X L1 X L2 X C3 è …………….. la resistenza del circuito, pari alla somma algebrica delle reattanze degli elementi collegati in serie. In generale, n nk 1 k 1 X (X Lk X Ck) X k . Nel circuito sopra la somma dei vettori delle tensioni induttive è inferiore al vettore della tensione sul condensatore, quindi 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 corrente in ingresso I, i suoi componenti I a e I p e la tensione sorgente U. Determina dove si trova il triangolo formato dal vettore corrente e dalle sue proiezioni I, I a e I p, chiamato triangolo corrente …-………………….. Se i lati di questo triangolo sono divisi per la tensione U, otterrai un triangolo simile al triangolo attuale – triangolo di conducibilità………………. a) b) c) Dal triangolo di conduttività, trovare le relazioni tra i parametri e le formule per determinare l'angolo di sfasamento……………………………………………………………………… ……………… ………… …….. 38 Per tenere conto del segno si utilizzano le formule della tangente e del seno. In questa catena quando corrente totaleè in fase con la tensione e la reattanza di ingresso è b b L bC 0 o b L bC , potrebbe verificarsi un fenomeno di risonanza. A b L bC, le componenti reattive di fase opposte delle correnti sono uguali, quindi la risonanza in un tale circuito è chiamata ………….. Data _______________ 2.12 Argomento Potenza di un circuito di corrente sinusoidale Consideriamo una sezione di un circuito elettrico, la tensione alla quale u U m sin t e la corrente i I m sin(t -) . Determiniamo la potenza istantanea p ui U m I m sin t sin(t) = UI cos cos(2 t). L'equazione risultante contiene due componenti: costante e sinusoidale, aventi una frequenza doppia rispetto alla frequenza della corrente e della tensione. I valori istantanei di corrente, tensione e potenza per la natura induttiva del circuito (> 0) sono mostrati in Fig. UN. Negli intervalli di tempo in cui u e i hanno gli stessi segni, la potenza istantanea è positiva, l'energia fluisce dalla sorgente al ricevitore, viene consumata dal resistore e immagazzinata nel campo magnetico della bobina. Quando lo faremo io e te? segni diversi, la potenza istantanea è negativa e l'energia viene parzialmente restituita dal ricevitore alla sorgente. La potenza attiva in ingresso al ricevitore è pari alla potenza media istantanea su un periodo di 39 P 1T pdt UI cos . T0 La funzione trigonometrica cos si chiama ……………. potenza attiva pari a ……………………… a) …………… Fig. 2.16 …………………................................................... Quanto più l’angolo è vicino a zero, tanto più il cos è vicino all’unità e, quindi, ……… ………………….................................................................. ……………… ………………… ……………….................................................................................. Il la formula della potenza attiva può essere trasformata tenendo conto dei rapporti precedentemente ottenuti …………… ……………. Mar Il prodotto dei valori effettivi di corrente e tensione all'ingresso del circuito è chiamato potenza apparente e si misura in volt-ampere (VA) S ................. ........ La potenza apparente è la potenza calcolata degli impianti elettrici (generatori, trasformatori, ecc.), per i quali è indicata come nominale, ad esempio, per un generatore, la potenza nominale (apparente) è pari alla sua potenza attiva massima potenza, che si ottiene con cos = ………….. Tuttavia, per la maggior parte dei consumatori 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 valore massimo potenza nella sezione del circuito con elementi reattivi Q .................................... . La potenza reattiva di un circuito può essere positiva o negativa a seconda del segno dell'angolo. Con la natura induttiva della resistenza di ingresso (0) potere reattivo …………….., di natura capacitiva (0) – ………… Rapporto tra potenze attiva, reattiva e apparente S……... ..... . Data __________________ 2.13 Argomento Circuiti elettrici con mutua induttanza Informazioni generali Ecco due bobine (conduttori) 41 I circuiti in cui la forza elettromagnetica viene indotta tra due (o più) bobine reciprocamente collegate sono chiamati ………………………. I circuiti (Fig.) sono bobine piatte e sottili con numero di spire w1 e w2. Il flusso di autoinduzione Ф1L, creato dalla corrente i1, può essere rappresentato sotto forma di un flusso di dispersione Ф1 p, che penetra solo nel primo circuito, e di un flusso Ф21, che penetra nel secondo circuito ……… … Allo stesso modo determinare il flusso di autoinduzione del secondo circuito………… …………………. I flussi F21 e F12 sono detti flussi ………………... Sono solitamente indicati con due indici: il primo indice indica, ……………………………………………………… ………… …… ,secondo- ………….................................. ...................................... ............. ... ............. Se la direzione del flusso di mutua induzione coincide con la direzione del flusso di autoinduzione di un dato circuito, allora si dice che i flussi magnetici e le correnti dei circuiti sono diretti …………. Nel caso della direzione opposta si parla di …………….flussi. Flussi totali penetranti nel primo e nel secondo circuito …………………..dove “+” corrisponde alla corrispondente direzione dei flussi, “–” alla direzione opposta. Collegamenti di flusso completi del primo e del secondo circuito 1 ............. w1 Ф1L Ф12 w1Ф1L w1Ф12 L1i1 M12i2 ; 2 w2Ф2...................... w2Ф2 L w2Ф21 L2 i 2 M 21i1 . Il rapporto tra il flusso concatenato dell'induzione reciproca in un circuito e la corrente in un altro è chiamato ………….. M 12 12 i2 ............... .; M 21 21 i1 ................... Per i circuiti elettrici lineari vale sempre l'uguaglianza 42 M12 M 21 M. Mutua induttanza……………. due e bobine dipende da …………….., ……………, nonché da ……………………………. L'accoppiamento induttivo di due bobine è caratterizzato dal coefficiente di accoppiamento ……………………………………………………………………. Questo coefficiente è sempre inferiore all'unità, poiché il flusso magnetico di mutua induzione è sempre inferiore al flusso di autoinduzione e può essere aumentato riducendo i flussi di dispersione mediante avvolgimento bifilare delle bobine (doppio filo) o utilizzando un materiale ad alto valore assoluto permeabilità magnetica del nucleo magnetico. Data ____________________ 2.14 Argomento FEM di mutua induzione La fem indotta nel primo e nel secondo circuito può essere scritta come 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 Pertanto, la fem di ciascuna bobina è determinata da ……………….. ……… …………………. ………………………………. Per determinare il segno della mutua induzione fem, i terminali degli elementi circuitali accoppiati induttivamente sono contrassegnati. Due morsetti si dicono uguali se ………………….. … ……………………………………………………………………… ………………….. …………… …… …………………………………………………………………………….. 43 Tale le conclusioni sono indicate sui diagrammi …………… ……. icone convenzionali, ad esempio punti o asterischi (Fig. a, b). Le correnti dirette identicamente i1 e i2 (Fig. a) relative ai terminali a e c causano ………………….. nella direzione dei flussi di autoinduzione Ф1L (Ф2 L) e mutua induzione Ф12 (Ф21). Pertanto, i terminali a e c sono gli stessi. Anche un'altra coppia di terminali b e d ha lo stesso nome, ma i simboli indicano solo una coppia di terminali con lo stesso nome, ad esempio aec (Fig. a). Se le correnti i1 e i2 sono dirette diversamente rispetto ai terminali con lo stesso nome (Fig. b), allora c'è ……………… la direzione dei flussi di autoinduzione e mutua induzione. I circuiti magnetici non sono rappresentati negli schemi e si limitano alla sola designazione dei morsetti omonimi (Fig. c, d). Trascrivere la procedura per l'identificazione dei terminali omonimi …………………..…………. ……………… ………………………………………………… ………… ………………… ………………….. … ……………………………………………………… ………………………………………………….. ……………………………………………..…………. ………………………………………… ………………… 44 a) b) c) d) Fig. Fig. 2.36 Annotare la procedura per determinare i segni della FEM e della tensione di mutua induzione, in base alla Fig.a. …………………..……………..…………. ………………… ……………………….. …………………………………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………… ………………………………… …………………..…………..………………..……………… …………………… 45 Sezione 3. Campo magnetico e circuiti magnetici Data ___________ 3.1 Argomento Materiali ferromagnetici e loro proprietà magnetiche Quali materiali appartengono ai materiali ferromagnetici e ai materiali non ferromagnetici: … ………………………..………………………………… ……………………………… ……….. Caratteristica ……………………. materiali è che il rapporto tra l'induzione magnetica B e l'intensità del campo magnetico H in essi è ………….. La loro permeabilità magnetica assoluta è un valore costante ed è praticamente uguale alla costante magnetica … …………… …………. . Materiali la cui permeabilità magnetica raggiunge grandi valori e dipende dal campo magnetico esterno e dallo stato precedente, chiamato …………….. Le proprietà dei materiali ferromagnetici sono solitamente caratterizzate da …………….. induzione magnetica B sull'intensità del campo magnetico H. Se …………………….. il campione si trova in un campo magnetico periodico, allora la curva BH ha la forma di un anello chiamato ……………………… (Fig .). La sezione 0a è la curva di magnetizzazione, poiché il campo nasce quando valore zero induzione. I punti b e d corrispondono all'induzione residua Br, e la tensione nei punti c ed e è chiamata forza ritardante, o …………………, forza H c. 46fig. 3.1 A seconda di ……………. i materiali ferromagnetici si dividono in due gruppi: 1) …………………..con elevata permeabilità magnetica e bassa forza coercitiva H c 400 A m, tra questi rientrano gli acciai elettrici, i permalloy e le ferriti; 2) ……………………………… con bassa permeabilità magnetica, elevata forza coercitiva Hc 5000...8000 A m ed elevata induzione residua Br 0,8...1 T. …………………….. i materiali vengono utilizzati per realizzare magneti permanenti. Questi includono leghe di carbonio, tungsteno, cromo e cobalto. …………… il gioco dei materiali ruolo importante nell'ingegneria elettrica, poiché consentono di ottenere forti campi magnetici a tensioni relativamente basse e di progettare dispositivi elettromagnetici con caratteristiche specifiche. …………………. utilizzato in tutte le macchine elettriche, trasformatori, elettromagneti, relè, ecc. 47 Data _____________ 3.2 Argomento La legge della corrente totale e la sua applicazione per calcolare il campo magnetico …………….. chiamato insieme del magnetomotore forze (MFS), corpi ferromagnetici o qualsiasi altro mezzo attraverso il quale il flusso magnetico è chiuso. Il prodotto tra il numero di spire della bobina e la corrente che circola in essa si chiama ……………..(MDS) F ................ ., [UN]. L'MMF provoca un flusso magnetico in un circuito magnetico, proprio come l'EMF provoca corrente in un circuito elettrico. Negli schemi la MDS è indicata da una freccia, la cui direzione positiva coincide con la direzione di movimento della vite destra se viene ruotata nella direzione della corrente nell'avvolgimento (Fig. a). Un circuito magnetico in tutte le sue sezioni il cui flusso magnetico è lo stesso è chiamato …………………. (Fig. b). a) b) c) d) fig. In un circuito magnetico ramificato, i flussi nelle diverse sezioni non sono gli stessi (Fig. c). Una delle leggi fondamentali utilizzate nel calcolo di un circuito magnetico è …………………..: la circolazione del vettore dell’intensità del campo magnetico H lungo un circuito chiuso è uguale alla somma algebrica delle correnti che percorrono questo circuito H dl I. Se l'anello di integrazione copre w spire della bobina attraversate dalla corrente I, la legge della corrente totale assume la forma 48 H dl ................ . Esiste un'analogia formale tra le quantità che caratterizzano i circuiti magnetici ed elettrici. Questa analogia si applica anche ai metodi per il calcolo dei circuiti magnetici. Nei circuiti elettrici, le correnti continue si verificano sotto l'influenza dei campi elettromagnetici. Nei circuiti magnetici, i flussi magnetici sono creati dall'MMF degli avvolgimenti. Per analogia con la resistenza corrente elettrica Viene spesso utilizzata la resistenza al flusso magnetico, chiamata …………... Considerando quanto sopra, annotare le formule di resistenza magnetica per la sezione. Il prodotto del flusso magnetico e della resistenza magnetica si chiama per analogia con quello elettrico ……… …………….. b) a) catena ……………... Fig. 3.3 Scrivere la legge di Ohm per un circuito magnetico………. Per una sezione di un circuito magnetico senza MMF ………….. A causa della non linearità della resistenza magnetica, la legge di Ohm non può essere applicata alle sezioni ferromagnetiche. Può essere utilizzato solo in aree con intercapedini d'aria. Per i circuiti magnetici ramificati valgono le leggi di Kirchhoff. La prima legge di Kirchhoff è Fk 0. ………………….................................................................. ………………….................................................................. 49 ………………….................................................................. Seconda legge di Kirchhoff - Iw Uм Hl. 50

Per convertire i valori in quelli effettivi è necessario:

Punto sopra IO significa che è complesso.

Per non essere confusa con la corrente, nell'ingegneria elettrica un'unità complessa è indicata con la lettera “j”.

Per una data tensione abbiamo:

Quando risolvono i problemi, di solito operano con valori efficaci.

Nuovi elementi vengono introdotti nella corrente alternata:

L – [Gn]
Condensatore [capacità]	S – [F]

La loro resistenza ( reattanza) si trovano come:


(la resistenza del condensatore è negativa)

Ad esempio, abbiamo un circuito, è collegato ad una tensione di 200 V, con una frequenza di 100 Hz. Dobbiamo trovare la corrente. I parametri dell'elemento sono impostati:

Per trovare la corrente, devi dividere la tensione per la resistenza (dalla legge di Ohm). Il compito principale qui è trovare resistenza.

La resistenza complessa si trova come:

Dividiamo la tensione per la resistenza e otteniamo la corrente.

Tutte queste azioni vengono eseguite comodamente in MathCad. L'unità complessa viene messa "1i" o "1j". Se ciò non è possibile, allora:

1. È conveniente eseguire la divisione in forma esponenziale.
2. Addizione e sottrazione - in algebrica.
3. Moltiplicazione - in qualsiasi modo (entrambi i numeri nella stessa forma).

Inoltre, diciamo alcune parole sul potere. La potenza è il prodotto della corrente e della tensione per i circuiti CC. Per i circuiti a corrente alternata, viene introdotto un altro parametro: l'angolo di sfasamento (o meglio il suo coseno) tra tensione e corrente.

Supponiamo che per il circuito precedente abbiamo trovato la corrente e la tensione (in forma complessa).

La potenza può essere trovata anche utilizzando un'altra formula:

In questa formula c'è il complesso corrente coniugato. Coniugato significa che la sua parte immaginaria (quella con j) cambia segno nell'opposto (meno/più).
Rif– indica la parte reale (quella senza j).

Queste erano le formule del potere attivo (utile). Nei circuiti CA è presente anche potenza reattiva (generata dai condensatori, consumata dalle bobine).

Io sono– parte immaginaria numero complesso(quello con j).

Conoscendo la potenza reattiva e attiva, puoi calcolare piena potenza Catene:

Per il calcolo semplificato dei circuiti CC e CA contenenti gran numero rami, utilizzare uno dei metodi semplificati di analisi del circuito. Diamo uno sguardo più da vicino al metodo della corrente di loop.

Metodo della corrente di anello (MCT)

Questo metodo è adatto per risolvere circuiti contenenti più nodi che circuiti indipendenti (ad esempio, il circuito della sezione sulla corrente continua). Il principio della soluzione è il seguente:

Questo metodo, come altri (ad esempio il metodo dei potenziali nodali, generatore equivalente, sovrapposizione) è adatto sia per circuiti a corrente continua che alternata. Quando si calcolano i circuiti a corrente alternata, le resistenze degli elementi sono ridotte a una forma complessa di notazione. Il sistema di equazioni viene risolto anche in forma complessa.

Letteratura

Soluzione elettrica personalizzata

E ricorda che i nostri risolutori sono sempre pronti ad aiutarti con TOE. .

Istituzione educativa statale

"Istituto Elettrotecnico Professionale Mogilev"

Cartella di lavoro

"Corso base per elettricista"

Sviluppatore: maestro professionista 1a categoria Aniskov A.A.

ANNOTAZIONE

Ricerca nuova energia per sostituire i combustibili fumanti, costosi e a bassa efficienza hanno portato alla scoperta di proprietà vari materiali accumulare, immagazzinare, trasmettere rapidamente e trasformare l'elettricità. Due secoli fa furono scoperti, studiati e descritti metodi di utilizzo dell'elettricità nella vita quotidiana e nell'industria. Da allora, la scienza dell'elettricità è diventata un ramo separato. Ora è difficile immaginare la nostra vita senza elettrodomestici. Molti di noi intraprendono le riparazioni senza paura. elettrodomestici e affrontarlo con successo. Molte persone hanno paura anche solo di sistemare una presa. Armati di un po’ di conoscenza, possiamo smettere di avere paura dell’elettricità. I processi che si svolgono sulla rete dovrebbero essere compresi e utilizzati per i propri scopi.

Il corso proposto è progettato per familiarizzare inizialmente lo studente con le basi dell'ingegneria elettrica.

Il materiale può essere utilizzato dagli studenti in preparazione alle lezioni, dagli insegnanti e dagli specialisti della formazione industriale

Dopo aver studiato questo manuale, ogni studente dovrebbe sapere:

Di base concetti elettrici e dimensioni;

Materiali elettrici e loro conduttività;

Leggenda schemi elettrici;

Marcatura di circuiti elettrici, fili e cavi;

Calcolo della sezione del filo;

Metodi per ottenere connessioni di contatto;

Regole per la messa a terra e la protezione degli impianti elettrici;

Collegamento di motori e generatori;

Metodi per proteggere i circuiti elettrici dai sovraccarichi;

Tipi di cavi elettrici e metodi di installazione;

Misure di sicurezza lavori di installazione elettrica e tecniche di base per fornire il primo soccorso a una vittima di scossa elettrica.

Dopo aver studiato questo manuale, gli studenti dovrebbero essere in grado di:

Calcolare la sezione trasversale dei fili;

Utilizzare strumenti di misura;

Raccogliere semplici circuiti elettrici;

Assemblare le connessioni dei contatti torcendo e saldando.

1. Estratto

2. Grandezze elettriche fondamentali.

3. Materiali elettrici. Resistenza, conduttività.

4. Simboli nei diagrammi.

5. Circuito elettrico. Collegamento parallelo e sequenziale.

6.Calcolo della sezione del filo.

7. Proprietà magnetiche della corrente elettrica.

8. Circuiti di potenza. Circuiti di controllo.

9.Relè. Contattori.

10.Generatore. Motore.

11.Strumenti di misura.

12.Modalità per ottenere le connessioni dei contatti.

13.Messa a terra e protezione.

14.Tensione di gradino.

15. Corrente trifase.

16. Inclusione in "triangolo" e "stella".

17. Macchine elettriche da riparazione.

18.Accensione motore trifase in una rete monofase.

19.Avviatore magnetico.

20. Installazione e schemi elettrici.

21. Circuiti di potenza e circuiti di controllo.

22.Come assemblare i circuiti.

23.Tutela del regime.

24. Automazione.

25.Illuminazione.

26. Cablaggio elettrico.

27. Fornire il primo soccorso a una vittima in caso di scossa elettrica.

29. Circuiti di rettifica.

30.Trasformatori.

31. Applicazioni. Scelta e utilizzo dei dispositivi di protezione.

32.Verifica delle conoscenze su quanto studiato. Rispondi alle domande poste.

33. Letteratura utilizzata.

Grandezze elettriche e concetti di base

L'essenza dell'elettricità è che un flusso di elettroni si muove attraverso un conduttore circuito chiuso dalla fonte attuale al consumatore e ritorno. Muovendosi, questi elettroni si esibiscono certo lavoro. Questo fenomeno si chiama CORRENTE ELETTRICA e l'unità di misura prende il nome dallo scienziato che per primo studiò le proprietà della corrente. Il cognome dello scienziato è Ampere.

Devi sapere che la corrente durante il funzionamento si riscalda, si piega e cerca di rompere i fili e tutto ciò attraverso cui scorre. Questa proprietà dovrebbe essere presa in considerazione quando si calcolano i circuiti, vale a dire quanto maggiore è la corrente, tanto più spessi saranno i fili e le strutture.

Se apriamo il circuito, la corrente si fermerà, ma ai terminali della sorgente di corrente ci sarà ancora del potenziale, sempre pronto a funzionare. La differenza di potenziale ai due capi di un conduttore si chiama TENSIONE (U).

Un tempo, uno scienziato di nome Volt studiò attentamente tensione elettrica e glielo diede spiegazione dettagliata. Successivamente l'unità di misura prese il suo nome.

A differenza della corrente, la tensione non si rompe, ma brucia. Gli elettricisti dicono che si rompe. Pertanto, tutti i cavi e i componenti elettrici sono protetti dall'isolamento e maggiore è la tensione, più spesso è l'isolamento.

Poco dopo, un altro famoso fisico, Ohm, attraverso un'attenta sperimentazione, identificò la relazione tra queste quantità elettriche e la descrisse. Adesso ogni scolaro conosce la legge di Ohm I=U/R. Può essere usato per calcolare circuiti semplici. Percorrendo con il dito il valore che stiamo cercando, vedremo come calcolarlo.

Non aver paura delle formule. Per utilizzare l'elettricità, non sono necessarie tanto loro (formule), ma la comprensione di ciò che sta accadendo nel circuito elettrico.

E accade quanto segue. Una fonte di corrente arbitraria (chiamiamola GENERATORE per ora) genera elettricità e la trasmette attraverso cavi al consumatore (chiamiamola CARICO per ora). Quindi, abbiamo una chiusura circuito elettrico"GENERATORE - CARICO".

Mentre il generatore produce energia, il carico la consuma e funziona (cioè converte l'energia elettrica in meccanica, luce o qualsiasi altra). Posizionando un normale interruttore nel cavo di rottura, possiamo accendere e spegnere il carico quando ne abbiamo bisogno. Pertanto, otteniamo possibilità inesauribili per regolare il lavoro. La cosa interessante è che quando il carico è spento, non è necessario spegnere il generatore (per analogia con altri tipi di energia - spegnere un incendio sotto una caldaia a vapore, chiudere l'acqua in un mulino, ecc.)

È importante rispettare le proporzioni GENERATORE-CARICO. La potenza del generatore non dovrebbe esserlo meno potere carichi. Non può essere collegato a un generatore debole carico potente. È come attaccare un vecchio ronzino a un carro pesante. La potenza può sempre essere rilevata dalla documentazione dell'elettrodomestico o dalla sua marcatura su una targhetta fissata sulla parete laterale o posteriore dell'elettrodomestico. Il concetto di POTENZA è stato introdotto più di un secolo fa, quando l'elettricità oltrepassò le soglie dei laboratori e iniziò ad essere utilizzata nella vita quotidiana e nell'industria.

La potenza è il prodotto di tensione e corrente. L'unità è Watt. Questo valore mostra quanta corrente consuma il carico a quella tensione. P=UxI

Materiali elettrici. Resistenza, conduttività

Abbiamo già menzionato una quantità chiamata OM. Ora guardiamolo più in dettaglio. Gli scienziati lo hanno notato da tempo materiali diversi comportarsi diversamente con la corrente. Alcuni lo lasciano passare senza ostacoli, altri gli resistono ostinatamente, altri lo lasciano passare solo in una direzione, oppure lo lasciano passare “a determinate condizioni”. Dopo aver testato la conduttività di tutti i materiali possibili, è diventato chiaro che assolutamente tutti i materiali, in un modo o nell'altro, possono condurre corrente. Per valutare la “misura” della conduttività è stata ricavata un’unità di resistenza elettrica chiamata OM, e i materiali, a seconda della loro “capacità” di far passare corrente, sono stati divisi in gruppi.

Un gruppo di materiali è conduttore. I conduttori conducono la corrente senza troppe perdite. I conduttori includono materiali con una resistenza da zero a 100 Ohm/m. La maggior parte dei metalli hanno queste proprietà.

Un altro gruppo sono i dielettrici. Anche i dielettrici conducono corrente, ma con enormi perdite. La loro resistenza varia da 10.000.000 di Ohm all'infinito. I dielettrici, per la maggior parte, includono non metalli, liquidi e vari collegamenti gas

Una resistenza di 1 ohm significa che in un conduttore con sezione di 1 mq. mm e 1 metro di lunghezza, si perderà 1 Ampere di corrente.

Il reciproco della resistenza è la conduttività. Il valore di conduttività di un particolare materiale può sempre essere trovato nei libri di consultazione. Resistività e la conduttività di alcuni materiali sono riportati nella tabella n. 1

TABELLA N. 1

Dalla tabella si vede che i materiali più conduttivi sono l'argento, l'oro, il rame e l'alluminio. In virtù di costo alto l'argento e l'oro sono utilizzati solo in schemi high-tech. E il rame e l'alluminio sono ampiamente usati come conduttori.

È inoltre chiaro che non esistono materiali assolutamente conduttivi, quindi quando si fanno i calcoli bisogna sempre tenere conto che nei fili si perde corrente e si abbassa la tensione.

Esiste un altro gruppo di materiali piuttosto ampio e “interessante”: i semiconduttori. La conduttività di questi materiali varia a seconda delle condizioni ambiente. I semiconduttori iniziano a condurre la corrente meglio o, al contrario, peggio, se vengono riscaldati/raffreddati, illuminati, piegati o, ad esempio, sottoposti a una scossa elettrica.

Simboli nei diagrammi

Per piena comprensione processi che avvengono nella catena, è necessario essere in grado di leggere correttamente gli schemi elettrici. Per fare questo è necessario conoscere le convenzioni. Dal 1986 è entrato in vigore uno standard che ha in gran parte eliminato le discrepanze nelle designazioni esistenti tra GOST europei e russi. Ora uno schema elettrico finlandese può essere letto da un elettricista di Milano e Mosca, Barcellona e Vladivostok.

IN schemi elettrici Esistono due tipi di simboli: grafici e alfabetici.

I codici lettera dei tipi di elementi più comuni sono presentati nella tabella n. 2:

TABELLA N. 2

I simboli grafici convenzionali sono presentati nelle tabelle n. 3 - n. 6. I fili negli schemi sono indicati da linee rette.

Uno dei requisiti principali quando si redigono i diagrammi è la loro facilità di percezione. Un elettricista, guardando uno schema, deve capire come è strutturato il circuito e come funziona questo o quell'elemento di questo circuito.

TABELLA N. 3. Simboli delle connessioni dei contatti