Комплект навчально-наочних посібників з електротехніки «Ланцюги синусоїдального змінного струму» включає в себе ретельно пророблений і структурований графічний матеріал по даній темі. Дидактичні матеріали містять малюнки, схеми, визначення і таблиці з електротехніки та призначені для демонстрації викладачем на лекціях. У розробці посібників беруть участь професори і доценти Південно-Уральського державного університету, педагогічних вузів, а також педагоги-практики з багаторічним стажем викладання. Всі ілюстрації виконані професійними художниками.
Можливо кілька варіантів виконання комплекту навчально-наочних посібників з електротехніки «Ланцюги синусоїдального змінного струму»:
Презентації з електротехніки «Ланцюги синусоїдального змінного струму» на CD (електронні плакати)
Диск призначений для демонстрації викладачем дидактичного матеріалу на заняттях з електротехніки з використанням інтерактивної дошки, мультимедійного проектора та інших комп’ютерних демонстраційних комплексів. На відміну від звичайних електронних підручників для самостійного вивчення, дані презентації з електротехніки розроблені спеціально для показу малюнків, схем, таблиць на лекціях. Зручна програмна оболонка має зміст, що дозволяє переглянути необхідний плакат. Передбачено захист плакатів від несанкціонованого копіювання. На допомогу викладачеві для підготовки до занять додається друкований посібник. Нижче представлений склад диска (перелік плакатів) з презентаціями по темі електротехніка.
Перелік електронних плакатів з електротехніки «Ланцюги синусоїдального змінного струму»:
Розділ 1. Електричні кола змінного струму
Синусоїдальний ток (основні поняття про змінний струм)
Отримання синусоїдальної ЕРС
Додавання синусоїдальних величин. Графічне додавання по тимчасовій діаграмі
Додавання синусоїдальних величин. Обгрунтування векторної діаграми
Ідеальні ланцюга змінного струму (ланцюг змінного струму з активним опором)
Ідеальні ланцюга змінного струму (ланцюг змінного струму з індуктивним опором)
Ідеальні ланцюга змінного струму (ланцюг змінного струму з ємнісним опором)
Послідовне з’єднання активного опору і котушки індуктивності
Послідовне з’єднання активного опору і конденсатора
Послідовне з’єднання активного опору, котушки індуктивності та конденсатора
* Загальний випадок послідовного з’єднання елементів ланцюга змінного струму
Розрахунок розгалуженої ланцюга змінного струму. Метод активних і реактивних складових струмів
Розрахунок розгалуженої ланцюга змінного струму. метод проводимостей
Компенсація реактивної потужності
Загальні відомості про комплексні числа
Вираз основних електричних величин комплексними числамиРозділ 2. Ланцюги трифазного струму і їх розрахунок
* Трифазна симетрична система ЕРС
* З’єднання обмоток генератора зіркою
* З’єднання обмоток генератора трикутником
Симетричні трифазні ланцюга
Порядок розрахунку симетричному трифазному ланцюзі
Розрахунок чьотирьох трифазного ланцюга при несиметричного навантаження
Розрахунок несиметричною трифазного ланцюга при з’єднанні навантаження трикутником
* Аварійні режими в трифазних ланцюгах
Потужність трифазного ланцюга при симетричному і несиметричному режимах
* Обертається магнітне поле трифазної системи
Обертове магнітне поле двофазної системи
Пульсуюче магнітне поле
Вимірювання потужності і енергії в трифазного ланцюга
* – анімовані плакати.
Друковані плакати (таблиці) з електротехніки для оформлення кабінетів:
Можливе замовлення як комплекту типових плакатів, так і вибірковий, використовуючи макети наочних посібників з комплекту електронних плакатів «Ланцюги синусоїдального змінного струму» на CD. Розмір плакатів 560х800 мм або інший за вибором.
Комплект типових плакатів з електротехніки:
Ланцюг і її елементи, умовні позначення
Основні закони електротехніки
Метод еквівалентних опорів і зірка-трикутник
Нелінійні елементи ланцюга
Магнітне поле
синусоїдальний ток
RLC, Розгалужена ланцюг
Трифазна система ЕРС
Потужність і енергія
Електричні фільтри, випрямлячі
Котушка з феромагнітним сердечником + ферорезонансу
перехідні процеси
Скорочений комплект типових плакатів з електротехніки:
Електричний ланцюг. Схема електричного кола
Основні закони електротехніки
Магнітне поле. Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Явище електромагнітної індукції
Синусоїдальний струм. Ідеальні ланцюга змінного струму
Трифазна система ЕРС
Ви можете завантажити плакати з електротехніки в зменшеному вигляді для попереднього ознайомлення ( zip-архів ).
Методичні вказівки
Розділ 1. Електричні кола змінного струму
Синусоїдальний ток (основні поняття про змінний струм)
Змінним називається струм, який періодично змінює і величину, і напрямок. В електротехніці найбільше застосування отримав синусоїдальний змінний струм, т. Е. Струм, величина якого змінюється за законом синуса. Рівняння I = I m sin ( ω t ± ψ i) називається рівнянням миттєвих значень синусоїдального струму. За аналогічним законам змінюються і синусоїдальна напруга, і синусоїдальна ЕРС.
Миттєві значення синусоїдальних величин (струму – i, напруги – u і ЕРС – е) – це їх значення в будь-який момент часу t. I m , U m , E m – амплітудні значення струму, напруги і ЕРС, т. Е. Їх максимальні значення за період.
Аргумент синуса ( ω t ± ψ i) називається фазою синусоїдального струму. По суті, фаза – це кут, що визначає значення струму в будь-який момент часу. Кут ψ i – початкова фаза змінного струму, визначає його значення при t = 0.
Літерами I, U і E позначають діючі значення змінного струму, напруги і ЕРС. Для синусоїдального струму діюче значення в раз менше амплітудного.
Діючі значення по-іншому називаються ефективними, їх застосовують при вимірах і розрахунках синусоїдальних величин.
Отримання синусоїдальної ЕРС
Змінний струм промислової частоти отримують на електростанціях за допомогою генераторів змінного струму. Для отримання ЕРС синусоїдальної форми генератор змінного струму промислового типу має певні конструктивні особливості.
Він складається з нерухомої частини (статора) і обертається (ротора). У пазах статора розміщені провідники обмотки статора, з’єднані між собою певним чином.
На роторі розміщені електромагніти. Їх обмотка називається обмоткою збудження генератора, вона з’єднується з джерелом постійного струму. Постійний магнітний потік, збуджений струмом ротора, проходить через тіло ротора, два повітряних зазору між статором і ротором і сердечник статора.
При обертанні ротора цей потік перетинає провідники обмотки статора і наводить в них ЕРС, а так як в повітряних зазорах магнітний потік спрямований перпендикулярно цим провідникам, то наводиться в кожному з провідників ЕРС буде e = Blv. При роботі генератора швидкість v постійна, тому зміна ЕРС в часі викликається тільки змінами магнітної індукції B уздовж окружності ротора. Генератори будуються так, щоб розподіл магнітної індукції було близько до синусоидальному. Тому в кожному витку обмотки статора індукується синусоїдальна ЕРС е = E m sin α .
Складання синусоїдальних величин.Графічне додавання по тимчасовій діаграмі
Вираз суми синусоїдальних струмів двох гілок i 1 + i 2 = 10 sin ω t + 10sin ( ω t + 90 °) виявляється громіздким, з нього не видно амплітуда і початкова фаза результуючого струму i.
Можна графічно скласти два заданих струму i 1 і i 2 , побудувавши їх в одній системі координат і для ряду аргументів, знайшовши суму двох ординат.
Через отримані точки проведемо криву суми, побачимо, що ця крива теж синусоїда з таким же періодом, як і складові. За кривою загального струму можна знайти його амплітуду і початкову фазу, записати рівняння миттєвих значень i (t), обчислити діюче значення I. Громіздкість і незручність такого додавання очевидні.
Складання синусоїдальних величин.Обгрунтування векторної діаграми
Метод векторних діаграм, т. Е. Зображення величин, що характеризують змінний струм векторами, а не тригонометричними функціями, надзвичайно зручний. При описі електричного кола змінного струму за допомогою векторних діаграм кожному току і напрузі зіставляється вектор на площині, довжина якого дорівнює амплітуді струму або напруги, а кут дорівнює відповідній початковій фазі.
Початок відліку фази вибирається довільно. Тому один з векторів діаграми можна направити довільно, інші ж потрібно розташовувати з урахуванням зсуву фаз по відношенню до першого або попереднього вектору. Складемо два заданих струму i 1 і i 2 за правилом додавання векторів. Для цього зобразимо струми в вигляді векторів із загального початку. Результуючий вектор знайдемо як діагональ паралелограма, побудованого на складових векторах і.
Додавання трьох і більше векторів зручніше вести в такому порядку: один вектор залишається на місці, інші переносяться паралельно самим собі так, щоб початок наступного вектора співпало з кінцем попереднього. Вектор виходить проведеним з початку першого вектора в кінець останнього. Це правило багатокутника.
При розрахунках методом векторних діаграм частіше застосовуються діючі значення змінних струмів і напруг.
Ідеальні ланцюга змінного струму (ланцюг змінного струму з активним опором)
Всі реальні електротехнічні пристрої володіють електричним опором R, індуктивністю L і ємністю C, які є параметрами електричного кола змінного струму. Однак, вплив кожного з параметрів на струм в ланцюзі різному, тому в деяких випадках з розрахункової схеми виключаються ті, вплив яких незначно. Таким чином, схема електричного кола змінного струму характеризується одним або комбінацією із зазначених параметрів R, L, C при різних способах з’єднання елементів.
Електричні лампи розжарювання, печі опору, побутові нагрівальні прилади, реостати та інші приймачі, де електроенергія перетворюється в теплову, на схемах заміщення зазвичай представлені тільки опором R.
На графіках з рівнянь напруги u (t) і струму i (t) і на векторній діаграмі видно, що початкові фази обох кривих однакові, т. Е. Напруга і струм в ланцюзі з R збігаються по фазі. Завдяки цьому потужність в такому колі завжди залишається позитивною. Це означає, що напрямок потоку електроенергії залишається незмінним: від мережі в приймач опором R, де електрична енергія необоротно перетворюється в інший вид енергії. В цьому випадку електроенергія називається активною.
Швидкість перетворення електроенергії в інший вид енергії за кінцевий проміжок часу, більший періоду струму, характеризується середньою потужністю. Активна потужність характеризується середньою потужністю за період зміни струму. Одиниця виміру активної потужності в СІ – Ватт (Вт).
Ідеальні ланцюга змінного струму (ланцюг змінного струму з індуктивним опором)
Ланцюг, що містить тільки індуктивність, є штучною, так як котушки, лінії електропередачі і інші пристрої крім індуктивності L мають і активні опори.
Однак розгляд ідеальної котушки необхідно для розуміння фізичних процесів в реальних ланцюгах. Це тим більш важливо, що в окремих випадках активним опором і ємністю можна знехтувати через їх малості.
Протікає через котушку змінний струм створює в ній ЕРС самоіндукції EL, яка спрямована відповідно до правила Ленца назустріч прикладеній напрузі U. За другим законом Кірхгофа: + = 0.
Ідеальні ланцюга змінного струму (ланцюг змінного струму з ємнісним опором)
В конденсаторі з ідеальним діелектриком передбачається повна відсутність струму провідності і втрат енергії. Змінна напруга в ємності викликає ел. струм. поляризації. Миттєве значення струму в ланцюзі з ємністю одно швидкості зміни заряду на обкладинках конденсатора:
Послідовне з’єднання активного опору і котушки індуктивності
Реальні ланцюга, що містять індуктивність, завжди мають активний опір: опір проводу обмотки і підвідних провідників. Тому схема заміщення реальної котушки індуктивності складається з двох елементів: активного опору R і індуктивності L.
Через обидва елементи електричного кола протікає один і той же струм I, тому побудова векторної діаграми починається з побудови вектора струму. Напруга, прикладена до ланцюга U, так само векторної сумі напруг на активному опорі U a і на котушці індуктивності U L .
Напруга U a збігається по фазі з струмом, а напруга на котушці U L випереджає струм на 90 °. Побудуємо ці вектори і складемо їх на векторній діаграмі. Вектор напруги на затискачах ланцюга U випереджає струм I, але не на 90 °, як у випадку чистої індуктивності, а на деякий кут φ .
Модуль вектора U можна визначити за теоремою
Піфагора.
Якщо сторони трикутника напруг U a , U L і U розділити на ток I, то вийде такий, як він трикутник опорів зі сторонами R, X L і Z відповідно. Якщо сторони трикутника напруг помножити на струм, то вийде подібний трикутник потужностей зі сторонами P, Q L і S.
З отриманих прямокутних трикутників можна визначити невідомі опору і потужності, а також кут зсуву фаз φ між струмом і напругою.
Послідовне з’єднання активного опору і конденсатора
У реальних ланцюгах змінного струму з ємністю завжди є активний опір – опір проводів, активні втрати в конденсаторі і т. Д. Тому реальний ланцюг з ємністю слід розглядати що складається з послідовного з’єднання активного опору R і конденсатора Х С .
Через конденсатор і резистор протікає один і той же струм I. Напруга на затискачах ланцюга U дорівнює сумі векторів напруг: U a (на активному опорі)
і U C (на конденсаторі). Вектор U a збігається по фазі з струмом I, і на векторній діаграмі направляється в ту ж сторону, що і струм. Вектор U C відстає від струму на 90 ° і спрямований вниз. При додаванні U a і U C виходить вектор U – гіпотенуза трикутника напруг: U = – його можна визначити з векторної діаграми по теоремі Піфагора.
U a 2 + U C 2
У розглянутій ланцюга напруга U відстає від струму I на деякий кут φ .
З трикутника напруг легко отримати подібні йому трикутники опорів і потужностей, з яких можна визначити параметри електричного кола.
Послідовне з’єднання активного опору, котушки індуктивності та конденсатора
При послідовному з’єднанні R, L і С можливі три варіанти навантаження:
X L > X C (U L > U C ) – активно-індуктивний;
X L
Відгуки
Відгуків немає, поки що.