Методы расчета цепей

Существует большое разнообразие цепей преобразующих ту или иную энергонесущую материю. Какова бы ни была энергонесущая материя (например, электрический ток), и в каком бы режиме ни функционировала преобразующая энергию цепь, существует ограниченный набор универсальных методов для их анализа и расчета. Цель расчета цепей состоит в уточнении величин токов и падений напряжения на элементах во всех режимах работы. Познакомимся с наиболее универсальными методами.

равнения Кирхгофа являются основными соотношениями, на которых базируются расчеты сложных электрических цепей. Первое правило относится к узлам цепи и утверждает следующее: алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю, т. е.

Метод двух узлов — метод расчета электрических цепей, в котором за искомое (с его помощью определяют затем и токи ветвей) принимают напряжение между двумя узлами схемы.

Часто встречаются схемы, содержащие всего два узла. Наиболее рациональным методом расчета токов в них является метод двух узлов.

Формула для расчета напряжения между двумя узлами:

где E_k — напряжение источника ЭДС k-той ветви, а g_k — проводимость k-той ветви.

5. Нелинейные элементы электрических цепей, их вольт-амперные характеристики и сопротивления. Нелинейным элементом электрической цепи считается элемент, значения параметров которого зависят от значения тока данного элемента или напряжения на его выводах. Нелинейные элементы получают в настоящее время все более широкое распространение, так как они дают возможность решать многие технические задачи. Так, с помощью нелинейных элементов можно осуществить преобразование переменного тока в постоянный, усиление электрических сигналов, генерирование электрических сигналов различной формы, стабилизацию тока и напряжения, изменение формы анналов, вычислительные операции и т д. Графоаналитический метод рекомендуется при разработке нормативов времени на ручные процессы при небольшом количестве влияющих факторов (до трех). Применение метода дает возможность получить искомую зависимость в виде графика или в виде эмпирической формулы.

Метод наименьших квадратов также предполагает построение нормативной линии и вывод эмпирической формулы. Чаще всего методж применяется при исследовании режимов работы оборудования и при учете большого количества влияющих факторов.

При количестве влияющих факторов больше пяти целесообразно использовать корреляционно-регрессионный анализ и ЭВМ; с их помощью можно получить либо графическое построение нормативной линии, либо готовые таблицы нормативных величин.

С помощью методов теории массового обслуживания изучают процессы, имеющие вероятностный характер в условиях многостаночной работы, обслуживания автоматизированного производства и т.п..

При использовании графоаналитического метода расчета на графике строят зависимость затрат труда от одного фактора при фиксированных значениях других. Нормативную линию зависимости определяют в следующем порядке.

6. Переменный ток - это ток, который периодически изменяется как по модулю, так и по направлению. Появляется переменный ток благодаря электромагнитной индукции. Электромагнитная индукцияэто явление возникновения тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока проходящего через него. Чтобы понять, как именно возникает ток, представим себе рамку (кусочек проволоки прямоугольной формы), которая находится под воздействием магнитного поля агнитное поле− особый вид материи, порождаемый электрическим током, расположенным в пространстве вокруг движущихся зарядов и проявляющийся по своему воздействию на движущиеся заряды.

2. Ферромагнетики − вещества, содержащие железо (кобальт, никель), способные значительно усилить внешнее магнитное поле за счёт внутренней намагниченности. Кристаллическая структура ферромагнетиков такова, что внутри них за счёт микротоков создаются самопроизвольно области спонтанного намагничивания. Попадая во внешнее магнитное поле, области спонтанного намагничивания переориентируются, значительно его усиливая. Постоянные магниты могут долго сохранять своё магнитное поле, их называют магнитотвёрдыми ферромагнетиками. А магнитомягкие материалы (электротехническая сталь, ферриты) легко перемешиваются.

Основной характеристикой магнитного поля является магнитная индукция - измеряется в Теслах (Тл) величина, пропорциональная моменту сил, действующих на элемент тока- рамку единичной площади 1 м², с закреплённой осью вращения, по которой течёт ток в 1А. На активные проводники такой рамки действует сила Ампера (рис. 2.1), направление которой может быть определено по правилу левой руки.

7. В схеме, состоящей из последовательно соединенных активного сопротивления, индуктивности и емкости (рис. 2.23), заданы приложенное напряжение U, частота f и числовые значения параметров R, L и С. Требуется найти ток и напряжения на элементах

При анализе электрических цепей синусоидального тока типична ситуация, когда метод решения незнакомой задачи неизвестен. Во многих случаях помогает следующий подход. По установленным ранее правилам строится векторная диаграмма, из анализа которой выводятся необходимые расчетные формулы. Так же поступим сейчас и мы. В последовательной цепи общим для всех элементов является протекающий по ним ток, поэтому именно с него начинаем построение векторной диаграммы. Проводим его изображение горизонтально (рис. 2.24).

Рис. 2.23. Последовательная цепь переменного тока

Обычно цепь переменного тока включает в себя и активное сопротивление, и емкость, и индуктивность.
Полное сопротивление (Z) - это векторная сумма всех сопротивлений: активного, емкостного и индуктивного.

- полное сопротивление цепи. Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению.

I = U/R