Расчет сложных электрических цепей

Цель работы: изучить особенности расчета сложных электрических цепей различными методами

 

Подготовка к работе: Электрические цепи с несколькими контурами, состоящими из разных ветвей с произвольным размещением потребителей и источников энергии, называются сложными электрическими цепями.

Сложные электрические цепи рассчитывают методами: 1) узловых и контурных уравнений; 2) контурных токов; 3) узлового напряжения; 4) наложения (суперпозиции); 5) преобразования схемы.

Если в результате расчетов какой-либо ток получился со знаком «минус», значит его действительное направление противоположно выбранному на схеме.

Если направление ЭДС источника Е противоположно действительному направлению тока, протекающему через источник, значит источник работает в режиме потребителя, иначе – в режиме генератора.

 

 

Ход выполнения работы:

Начертить схему и переписать условие задачи.

Выписать из таблицы то, что дано.

Определить все токи, используя указанные методы.

Решение необходимо выполнять по действиям с нумерацией и краткими пояснениями.

 

№ вар.

№ рис.

Е1

Е2

Е3

Ri1

Ri2

Ri3

R1

R2

R3

R4

Методрешения

В

В

В

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

-

-

-

Метод уравне-ний Кирхгофа

-

-

-

-

-

-

Метод двух узлов

-

-

-

-

-

-

Метод контур-ных токов

-

-

-

-

-

-

 

 

 

Рис.1 Рис.2 Рис.3

 

 

Рис.4 Рис.5 Рис.6

 

Рис.7 Рис.8 Рис.9 Рис.10

 

 

Контрольные вопросы:

 

1. Какие электрические цепи называются сложными?

2. Какие методы используют для расчета сложных электрических цепей?

3. Какие законы используют для расчета сложных электрических цепей?

 

 

Практическая работа № 5

РАСЧЕТ МАГНИТНЫХ ЦЕПЕЙ

 

Цель работы: изучить особенности расчета магнитных цепей.

Подготовка к работе: Устройство, содержащее сердечники из ферромагнитных материалов, через которые замыкается магнитный поток, называется магнитной цепью.

На рис.1. показана неразветвленная магнитная цепь, во всех сечениях которой магнитный поток Ф имеет одинаковую величину.

Расчет неразветвленной магнитной цепи в большинстве случаев сводится к определению намагничивающей силы I∙W, которая требуется для получения заданного магнитного потока Ф или магнитной индукции В. При этом указываются размеры и материал всех участков магнитной цепи.

При расчетах магнитных цепей определение напряженности магнитного поля по заданному значению магнитной индукции рекомендуется вести по кривым намагничивания, приведенным на рис.2. При пользовании кривыми будьте внимательны, поскольку для определения Н предложены две различных шкалы в зависимости от вида ферромагнитного материала. На рис.2. пунктиром показано определение Н по заданному значению В для чугуна: при В =0,85 Тл величина

Н ≈ 5700 А/м.

 

 

Пример: Для магнитной цепи, приведенной на рис.1. заданы размеры цепи:

l₁ =26 см, l₂ =16 см, l₃ =4 см, l₄ =5 см, число витков обмотки W =800, магнитный поток 1,6^.10^-3 Вб и материал сердечника – литая сталь. В магнитной цепи имеется воздушный зазор l₀ = 0,05 см.

Определить: 1) силу тока в обмотке для создания заданного магнитного потока 2) абсолютную магнитную проницаемость на участке с обмоткой 3) потокосцепление и индуктивность обмотки.

Решение: 1. Из чертежа находим сечение сердечника S и длину средней магнитной линии l_ср:

S= l₃ ∙ l₄ =4∙5 см² =20 см² = 20∙10^{-4 м2};

l_ср = l₁ ∙2 + l₂ ∙2 = 26∙2 см + 16∙2 см = 84 см =0,84 м

При этом малой величиной l₀ пренебрегаем.

2. Определяем магнитную индукцию в сердечнике:

В = Ф/S = 1,6∙10^-3/(20∙10^-4) = 0,8 Тл.

3. По кривым намагничивания (см. рис.2.), зная В, находим для литой стали

Н_ст≈ 680 А/м. Напряженность Н₀ в зазоре вычисляем по формуле

Н₀ = В/ μ₀ = 0,8 / (125∙10^-8) = 6,4∙10⁵ А/м.

4. Силу тока находим из закона полного тока:

IW = Н_ст l _ср + Н₀ l ₀; I ∙800 = 680∙0,84 + 6,4∙10⁵ ∙0,05∙10^-2,

I = 1,11 А

5. Определяем абсолютную магнитную проницаемость:

μ_а = В/ Н_ст = 0,8/680 = 0,00118 Гн/м

6. Определяем потокосцепление обмотки:

Ψ = ФW = 1,6∙10^-3∙800 = 1,28 Вб.

7. Определяем индуктивность обмотки:

L = ψ / I = 1,28 / 1,11 = 1,15 Гн

Ход выполнения работы: Для магнитной цепи, приведенной на рис.1, определить: 1) силу тока в обмотке для создания заданного магнитного потока 2) абсолютную магнитную проницаемость на участке с обмоткой 3) потокосцепление и индуктивность обмотки. Данные для своего варианта взять из таблицы 1.

Таблица 1

№ вар.	l 1	l 2	l 3	l 4	l 0	Ф	W	Материал сердечника
	см	см	см	см	см	Вб	-	-
					0,01	1,4∙10-3		Литая сталь
					0,02	1,2∙10-3		Чугун
					0,03	1,1∙10-3		Литая сталь
					0,04	1,1∙10-3		Чугун
					0,05	1,5∙10-3		Литая сталь
					0,06	1,9∙10-3		Чугун
					0,07	1,3∙10-3		Литая сталь
					0,08	1,6∙10-3		Чугун
					0,09	1,8∙10-3		Литая сталь
					0,015	1∙10-3		Чугун

Контрольные вопросы:

1. Что называется магнитной цепью?

2. К чему сводится расчет неразветвленной магнитной цепи?

3. Сформулируйте закон полного тока.

4. Что такое магнитный поток и магнитная индукция?

 

 

Практическая работа № 6