ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ
Лабораторная работа №6
Исследование электрической цепи постоянного тока при смешанном соединении приемников электрической энергии.
Цель работы:
1. Усовершенствовать навыки сборки электрических цепей и пользования электроизмерительными приборами в программе моделирования Electronics Workbench (EWB).
2. Закрепить теоретические сведения о методах анализа электрических цепей со смешанным соединением потребителей.
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Электрической цепью со смешанным соединением потребителей называют цепь, содержащую сочетание последовательного и параллельного соединений пассивных элементов и один источник ЭДС. Потребителями электрической энергии в данной работе являются резисторы, осуществляющие преобразование электрической энергии в тепловую.
На рис.1 приведен пример схемы замещения электрической цепи со смешанным соединением. На схемах цепей с одним источником ЭДС, сам источник, как правило, не изображается, а указываются лишь его выходные гнездо (на рис.1 источник показан пунктиром). В данной работе источник ЭДС считается идеальным, т.е. имеет нулевое внутреннее сопротивление и, следовательно, напряжение на его зажимах равно ЭДС (Uaf=E)
Схема, представленная на рис.1, имеет три ветви; ветвь bafe с элементами R1, E, R4, ветвь bce с элементами R2 и R3, ветвь bde с элементами r5 и r6. Токи в каждой из ветвей обозначены соответственно I1, I2, I3.
|
|
|
Для рассматриваемой цепи можно составить уравнений по законам Кирхгофа, Так, например, для узла "b" первый закон Кирхгофа
имеет вид:
I 1= I 2+ I 3
Анализ цепей с одним источником при известных значениях напряжения источника и сопротивлений всех элементов производится методом эквивалентных преобразований. В соответствии с этим методом осуществляется упрощение схемы с использованием правил преобразования пассивных электрических цепей, содержащих последовательное или параллельное соединение элементов. Так, для схемы, представленной на рис.1, сначала производится замена последовательного соединения R2 с R3 и R5 c R6 на элементы с эквивалентными сопротивлениями соответственно R 7= R 2+ R 3 и R 8= R 5+ R 6.
Полученная при этом цепь (рис.2) имеет два параллельно включенных элемента. R7 и R8, которые можно заменить одним элементом с сопротивлением Rbe, (рис. 3).
Рис.2 Рис.3
Значение Rbe вычисляется с использованием формулы для параллельного соединения двух элементов:
Rbe =( R 7* R 8)/( R 7+ R 8)
Эквивалентное сопротивление всей цепи относительно зажимов a и f :
Raf=R1+Rbe+R4
В соответствии с законом Ома общий ток в цепи
I 1= Uaf / Raf
После определения общего тока цепи необходимо вычислить напряжение на участке be (рис.З)
|
|
|
Ube = I 1* Rbe
И вернуться к предыдущей схеме (рис.2), где по известному напряжению Ube могут быть найдены токи I1 и I2:
I 2= Ube / R 7;
I 3= Ube / R 8.
По значениям токов I1, I2, I3 несложно рассчитать напряжения на всех элементах R1-R6.
Если в качестве исходной величины задано не напряжение, а другой электрический параметр, то порядок расчета может быть иным. Например, если известны мощность P3 , потребляемая резистором R3 , то сначала определяют ток I2 из соотношения P3= I 22*R3. Далее по закону Ома для ветви с током I2. рассчитывают напряжение
Ube= I 2*(R2+R3), а по закону Ома для ветви с током I3 находят ток
I 3 = Ube ( R 5+ R 6).
Общий ток цепи, протекающий через источник I 1= I 2+ I 3. Общее напряжение цепи может быть определено либо по закону Ома
Uaf = I 1*Raf
(если предварительно найдено эквивалентное сопротивление всей цепи Raf ), либо по второму закону Кирхгофа
Uaf = I1*R1+Ube+I1*R4.
ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследования является электрическая цепь со смешанным соединением резисторов R1-R6.
Средством исследования служит программа моделирования Electronics Workbench (EWB).
Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 18; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!