Пример выполнения задачи 1

1.

выключатель

проводник

вольтметр

V

S

Каждый элемент схемы электрической принципиальной имеет своё условное обозначение:

Соединив отдельные элементы цепи, получим схему электрическую принципиальную. Отдельные элементы цепи выделим жирными линиями, а их соединяющие провода – тонкими линиями. Обозначим номера проводов.

PV

PA

+

–

ЛЭП

ЛЭП

G

S

ЕL

Рисунок 1 – схема электрическая принципиальная.

2.

Е

Каждый отдельный элемент схемы электрической принципиальной имеет свою схему электрическую расчетную, которая отображает физические явления и процессы, проходящие в этом элементе:

Генератор развивает э.д.с., графически обозначается:.

RВ

В обмотке генератора при прохождении тока выделяется тепло, которое пропорционально сопротивлению обмоток, графически обозначается:.

RЛ

В проводах, соединяющих источник электрической энергии и потребитель, при прохождении тока выделяется тепло, пропорционально сопротивлению этих проводов, графически обозначается:.

RН

В лампе накаливания электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию, пропорционально сопротивлению нити накаливания, на схеме обозначается:.

Схема электрическая расчетная примет вид:

UЛ

RЛ

UВ

E

RB

UН

RH

UГ

I

Рисунок 2 – схема электрическая расчетная.

3. Расчет электрической цепи.

3.1. Определяем электродвижущую силу генератора из уравнения внешней характеристики генератора для режима холостого хода:

,

где U _хх – напряжение на зажимах генератора при холостом ходе, В;

Е – электродвижущая сила генератора, В;

R_В – внутреннее сопротивление генератора, Ом;

I_хх – сила тока генератора при холостом ходе, А; при холостом ходе I_хх = 0.

Тогда

Е = U _х.

3.2. Определяем внутреннее сопротивление генератора.

Из уравнения внешней характеристики генератора при номинальном режиме определяем внутреннее сопротивление генератора

,

где U _Н – напряжение на зажимах генератора в номинальном режиме, В;

I_хх – сила тока генератора в номинальном режиме, А.

3.3. Определяем сопротивление проводов линии электропередачи:

,

где R_Л – сопротивление проводов линии электропередачи, Ом;

r – удельное сопротивление проводника, Ом × мм ²/ м;

l – длина проводов линии электропередачи а, м;

S – сечение проводов линии электропередачи, мм².

3.4. Определяем сопротивление электроосветительного устройства:

где U_Н.О – напряжение электроосветительного устройства в номинальном режиме, В;

Р_Н.О – мощность электроосветительного устройства в номинальном режиме, В.

3.5. Определяем силу электрического тока в цепи по закону Ома для замкнутой цепи:

где Е – э.д.с., действующая в цепи, В;

å R – суммарное сопротивление цепи, Ом.

3.6. Определяем напряжение на зажимах генератора по уравнению внешней характеристики генератора:

.

3.7. Определяем падение напряжения в линии электропередачи:

U_Л = R_Л ∙ I.

3.8. Определяем напряжение на зажимах электроосветительного устройства:

U_Н = R_Н ∙ I.

3.9. Определяем мощность, развиваемую генератором:

P = E ∙ I.

3.10. Определяем потери мощности в генераторе:

P_В = R_В ∙ I² = U_В ∙ I.

3.11. Определяем потери мощности в линии электропередачи:

P_Л = R_Л ∙ I² = U_Л ∙ I.

3.12. Определяем мощность, потребляемую электроосветительным устройством:

P_Н = R_Н ∙ I² = U_Н ∙ I.

3.13. Составляем баланс мощностей электрической цепи:

Р = Р_в + Р_Л + Р_н.

3.14. Определяем коэффициент полезного действия линии электропередачи:

.

3.15. Определяем коэффициент полезного действия генератора:

.

3.16. Определяем коэффициент полезного действия всей электроустановки:

.

3.17. Определяем количество электрической энергии, которое потребит электроосветительное устройство за 1000 ч работы:

W_н = Р_н t.

1.2. Задача по теме «Линейные неразветвленные цепи постоянного тока»

Условие

Два реальных машинных генератора включены на параллельную работу.

Техническая характеристика первого генератора: развиваемая электродвижущая сила Е ₁ , внутреннее сопротивление R _В1.

Техническая характеристика второго генератора: развиваемая электродвижущая сила Е ₂ , внутреннее сопротивление R _В2 .

Генераторы питают линию электропередачи, сопротивление которой R _Л1.

В конце линии электропередачи подключена нагрузка, сопротивление которой R _Н1 .

Дальше подключена следующая линия электропередачи, сопротивление которой R _Л2 .

В конце второй линии электропередачи подключена нагрузка, сопротивление которой R _Н2 .

Для измерения сил электрических токов генератора предусмотрены амперметры. В начале и в конце первой линии электропередачи установлены вольтметры. Вольтметр также установлен в конце второй линии электропередачи. Каждая нагрузка запитана через выключатель. Исходные данные в табл.1.2 приложения 2.

Задание

1. Составить принципиальную электрическую схему описанной электрической цепи. Отдельные элементы цепи выделить жирными линиями, а их соединяющие провода – тонкими линиями. Обозначить номера проводов.

2. Составить расчётную схему электрической цепи, приняв следующие допущения:

– сопротивления прямого и обратного проводов линии электропередачи сосредоточить в одном месте;

– сопротивлениями проводов, соединяющих элементы цепи, пренебречь;

– сопротивлением амперметра пренебречь;

– сопротивление вольтметра принять равным бесконечности.

3. Выполнить расчет электрической цепи:

– заменить сопротивления линий и нагрузок одним эквивалентным сопротивлением R _Э;

– составить уравнения по первому и второму законам Кирхгофа для расчета сил электрических токов эквивалентной схемы и рассчитать их;

– определить напряжение на зажимах генератора;

– определить силу электрического тока в первой линии электропередачи;

– определить напряжение на зажимах первой нагрузки;

– определить силу электрического тока во второй линии электропередачи;

– определить напряжение на зажимах второй нагрузки;

– определить суммарную мощность, развиваемую генераторами;

– определить суммарные потери мощности в генераторах;

– определить суммарные потери мощности в линиях электропередачи;

– определить мощности, потребляемые каждой нагрузкой;

– определить коэффициент полезного действия первой линии электропередачи;

– определить коэффициент полезного действия второй линии электропередачи;

– определить коэффициент полезного действия первого генератора;

– определить коэффициент полезного действия второго генератора.