Цифровые измерительные приборы

Наряду с аналоговыми приборами в измерении электрических величин широко используются цифровые. Все величины при этом преобразуются в цифровую форму при помощи аналогово-цифровых, интервально-числовых или частотно-цифровых преобразователей.

Форма представления сигнала о физической величине в виде кода называется цифровой. В этом случае каждому значению отсчета физической величины соответствует кодовая группа в виде комбинации простых сигналов.

Особый класс электроизмерительных приборов представляют собой устройства с компьютером в качестве выходного устройства. На начальном этапе внедрения оргтехники в измерительную технику компьютер использовался в качестве дополнительного блока, т. Е. прибор имел индикатор в аналоговом или в цифровом виде, но мог и сопрягаться с компьютером для записи сигналов, обработки информации и представления ее в виде графиков, таблиц, гистограмм и т. П.

В современных приборах индикаторы иногда не используются, и компьютер является единственным средствам вывода информации. Такого рода приборы имеют, как правило:

• первичный преобразователь (датчик);
• аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
• компьютер.

Поскольку информация в компьютер должна вводиться в виде кода, то такие приборы можно отнести к классу специфических цифровых приборов. Удобства использования компьютерного выхода в измерительных приборах совершению очевидны:

• отсутствие необходимости использования самописцев;
• высокая помехоустойчивость;
• широкие возможности обработки и представления результатов;
• возможность передачи полученной информации по каналам связи и многое другое.

12. Символический метод расчета цепей переменного тока. Комплексные числа.

Соединим последовательно лампу накаливания с сопротивлением R, батарею конденсаторов с емкостью С и катушку с большой индуктивностью L. Если данную цепь присоединить к зажимам генератора переменного тока, то лампа загорится, что свидетельствует о наличии электрического тока в цепи, несмотря на разрыв, существующий между изолированными друг от друга обкладками конденсатора.
Для цепи переменного тока с последовательным соединением R, L, С (см. рисунок) дифференциальные уравнения по второму закону Кирхгофа имеют вид:

Вектор Um и его проекции.

13. Потенциальная диаграмма цепи переменного тока.

14. Резонанс напряжений.

Резонанс напряжений – явление возрастания напряжений на реактивных элементах, превышающих напряжение на зажимах цепи при максимальном токе в цепи, которое совпадает по фазе с входным напряжением.

Условия возникновения резонанса:

1. Последовательное соединение L и C с генератором переменного тока;
2. Частота генератора должна быть равна частоте собственных колебаний контура, при этом характеристические сопротивления равны;
3. Сопротивление должно быть меньше, чем 2ρ, так как только в этом случае в цепи возникнут свободные колебания, поддерживаемые внешним источником.

Полное сопротивление цепи:

так как равны характеристические сопротивления. Следовательно, при резонансе цепь носит чисто активный характер, значит, входное напряжение, и ток в момент резонанса совпадают по фазе. Ток принимает максимальное значение.

При максимальном значении тока напряжение на участках L и C будут большими и равными между собой.

Напряжение на зажимах цепи:

.

Рассмотрим следующие соотношения:

, следовательно

.

Q – добротность контура –при резонансе напряжения показывает, во сколько раз напряжение на реактивных элементах больше входного напряжения генератора, питающего цепь. При резонансе коэффициент передачи последовательного колебательного контура

резонанса.

15. Резонанс тока. Векторная диаграмма.

Резонанс токов может возникнуть в параллельной цепи (см. рис. 2.17, а), одна из ветвей которой содержит L и r, а другая С и r.

Резонансом токов называется такое состояние цепи, когда общий ток совпадает по фазе с напряжением, реактивная мощность равна нулю и цепь потребляет только активную мощность. На рис. 2.17, г изображена векторная диаграмма цепи рис. 2.17, а при резонансе токов.

Как видно из векторной диаграммы, общий ток цепи совпадает по фазе с напряжением, если реактивные составляющие токов ветвей с индуктивностью и емкостью равны по модулю:

I _1р = I _2р.

Общий реактивный ток цепи, равный разности реактивных токов ветвей, в этом случае равен нулю:

I _1р - I _2р = 0.

Общий ток цепи имеет только активную составляющую, равную сумме активных составляющих токов ветвей:

I _а = I _1а + I _2а.

Выразив реактивные токи через напряжения и реактивные проводимости, получим

Ub_L = Ub_С,

откуда

b_L = b_С.

Итак, при резонансе токов реактивная проводимость ветви с индуктивностью равна реактивной проводимости ветви с емкостью.

Выразив b_L и b_С через сопротивления соответствующей ветви, можно определить резонансную частоту контура:

откуда

В идеальном случае, когда r ₁ = r ₂ = 0,

При резонансе токов коэффициент мощности равен единице:

cos φ = 1.

Полная мощность равна активной мощности:

S = P.

Реактивная мощность равна нулю:

Q = Q_L - Q_C = 0.

Энергетические процессы в цепи при резонансе токов аналогичны процессам, происходящим при резонансе напряжений, которые были подробно рассмотрены в § 2.12.

Реактивная энергия действует внутри цепи: в одну часть периода энергия магнитного поля индуктивности переходит в энергию электрического поля емкости, в следующую часть периода энергия электрического поля емкости переходит в энергию магнитного поля индуктивности. Обмена реактивной энергией между потребителями цепи и источником питания не происходит. Ток в проводах, соединяющих цепь с источником, обусловлен только активной мощностью.

Рис. 2.19. Электрическая цепь (а) и графики зависимости Ir, IL, IC и I от частоты f (б)

Для резонанса токов характерно, что общий ток при определенном сочетании параметров цепи может быть значительно меньше токов в каждой ветви. Например, в идеальной цепи, когда r ₁ = r ₂ = 0 (см. рис. 2.18, а), общий ток равен нулю, а токи ветвей с емкостью и индуктивностью существуют, они равны по модулю и сдвинуты по фазе на 180°. Резонанс в цепи при параллельном соединении потребителей называется резонансом токов.

Резонанс токов может быть получен путем подбора параметров цепи при заданной частоте источника питания или путем подбора частоты источника питания при заданных параметpax цепи.

Представляет интерес влияние частоты источника питания на значения токов в цепи, например в цепи, изображенной на рис. 2.19, а.

Ток в ветви с индуктивностью обратно пропорционален частоте:

I_L = U/ 2π fL,

а ток в ветви с емкостью прямо пропорционален частоте:

I_С =U 2π fC.

Ток в ветви с активным сопротивлением не зависит от частоты ¹:

I_r = U/r.

Вектор общего тока в цепи равен геометрической сумме векторов токов ветвей:

Ī =Ī_r + Ī_L+Ī_С,

Если пренебречь влиянием вытеснения тока к поверхности проводника.

а значение тока

I = √ I_r ² + (I_L - I_C)².

При f = 0

I_L = ∞; I_C = 0; I_r = U / r; I = ∞.

При f = f _рез

I_L = I_C; I = I_r = U / r.

При f → ∞

I_L → 0; I_C → ∞; I_r = U / r; I → ∞.

Графики зависимости I_r, I_L, I_С и I от частоты изображены на рис. 2.19, б.

Большинство промышленных потребителей переменного тока имеют активноиндуктивный характер; некоторые из них работают с низким коэффициентом мощности и, следовательно, потребляют значительную реактивную мощность. К таким потребителям относятся асинхронные двигатели, особенно работающие с неполной нагрузкой, установки электрической сварки, высокочастотной закалки и т. д.

Для уменьшения реактивной мощности и повышения коэффициента мощности параллельно потребителю включают батарею конденсаторов.

Реактивная мощность конденсаторной батареи уменьшает общую реактивную мощность установки, так как

Q = Q_L - Q_C,

и тем самым увеличивает коэффициент мощности.

Повышение коэффициента мощности приводит к уменьшению тока в проводах, соединяющих потребитель с источником энергии, и полной мощности источника.

Рис. 2.20. Электрическая цепь к примеру 2.5

Пример 2.5. Определить емкость конденсатора, при которой в цепи рис. 2.20 возникает резонанс токов, если x_L = 40 Ом,
r ₁ = 30 Ом, r ₂ = 28 Ом, f = 1000 Гц.

Решение. При резонансе токов реактивная мощность цепи равна нулю:

Q_L - Q_С = 0, или Q_L = Q_C.

Емкость конденсатора

16. Мощность цепи синусоидального тока. Коэффициент мощности.

Мгновенной мощностью называют произведение мгновенного напряжения на входе цепи на мгновенный ток.
Пусть мгновенные напряжение и ток определяются по формулам:

Тогда

(6.23)

Среднее значение мгновенной мощности за период

Из треугольника сопротивлений , а .

Получим еще одну формулу:

.

Среднее арифметическое значение мощности за период называют активной мощностью и обозначают буквой P.
Эта мощность измеряется в ваттах и характеризует необратимое преобразование электрической энергии в другой вид энергии, например, в тепловую, световую и механическую энергию.
Возьмем реактивный элемент (индуктивность или емкость). Активная мощность в этом элементе , так как напряжение и ток в индуктивности или емкости различаются по фазе на 90^o. В реактивных элементах отсутствуют необратимые потери электрической энергии, не происходит нагрева элементов.
Происходит обратимый процесс в виде обмена электрической энергией между источником и приемником. Для качественной оценки интенсивности обмена энергией вводится понятие реактивной мощности Q.
Преобразуем выражение (6.23):

где - мгновенная мощность в активном сопротивлении;

- мгновенная мощность в реактивном элементе (в индуктивности или в емкости).
Максимальное или амплитудное значение мощности p₂ называется реактивной мощностью

,

где x - реактивное сопротивление (индуктивное или емкостное).
Реактивная мощность, измеряемая в вольтамперах реактивных, расходуется на создание магнитного поля в индуктивности или электрического поля в емкости. Энергия, накопленная в емкости или в индуктивности, периодически возвращается источнику питания.
Амплитудное значение суммарной мощности p = p₁ + p₂ называется полной мощностью.
Полная мощность, измеряемая в вольтамперах, равна произведению действующих значений напряжения и тока:

,

где z - полное сопротивление цепи.
Полная мощность характеризует предельные возможности источника энергии. В электрической цепи можно использовать часть полной мощности

,

где - коэффициент мощности или "косинус "фи".

Коэффициент мощности является одной из важнейших характеристик электротехнических устройств. Принимают специальные меры к увеличению коэффициента мощности.
Возьмем треугольник сопротивлений и умножим его стороны на квадрат тока в цепи. Получим подобный треугольник мощностей (рис. 6.18).

Из треугольника мощностей получим ряд формул:

, ,

, .
При анализе электрических цепей символическим методом используют выражение комплексной мощности, равное произведению комплексного напряжения на сопряженный комплекс тока.
Для цепи, имеющей индуктивный характер (R-L цепи)

,

где
- комплекс напряжения;
- комплекс тока;
- сопряженный комплекс тока;
- сдвиг по фазе между напряжением и током.
, ток как в R-L цепи, напряжение опережает по фазе ток.

Вещественной частью полной комплексной мощности является активная мощность.
Мнимой частью комплексной мощности - реактивная мощность.
Для цепи, имеющей емкостной характер (R-С цепи), . Ток опережает по фазе напряжение.

.

Активная мощность всегда положительна. Реактивная мощность в цепи, имеющей индуктивный характер, - положительна, а в цепи с емкостным характером - отрицательна.

17. Соединение приемников трехфазных электрических цепей треугольником.

Как видно из схемы рис. 3.12, каждая фаза приемника при соединении треугольником подключена к двум линейным проводам. Поэтому независимо от значения и характера сопротивлений приемника каждое фазное напряжение равно соответствующему линейному напряжению:

(3.16)

U _ф = U _л.

Если не учитывать сопротивлений проводов сети, то напряжения приемника следует считать равными линейным напряжениям источника.

На основании схемы рис. 3.12 и выражения (3.16) можно сделать вывод о том, что соединение треугольником следует применять тогда, когда каждая фаза трехфазного приемника или однофазные приемники рассчитаны на напряжение, равное номинальному линейному напряжению сети.

Фазные токи I_ab , I_bc и I_са в общем случае не равны линейным токам I_a , I_b и I_c. Применяя первый закон Кирхгофа к узловым точкам а, b и с, можно получить следующие соотношения между линейными и фазными точками:

(3.17)

I _a = I _ab - I _ca , I _b = I _bc - I _ab , I _c = I _ca - I _bc .

Используя указанные соотношения и имея векторы фазных токов, нетрудно построить векторы линейных токов.

3.5.1. Симметричная нагрузка. В отношении любой фазы справедливы все формулы, полученные ранее для однофазных цепей, например

(3.18)

Iab = Uab /zab; φ ab = arcsin xab / zab; Рab = Uab Iab cos φ ab = Iab 2 rab; Qab = Uab Iab sin φ ab = Iab 2 xab; Sab = Uab Iab = Iab 2 zab = √ Pab 2 + Qab 2.	}
Рис. 3.12. Соединение фаз приемника треугольником
Рис. 3.13. Векторные диаграммы при соединении приемника треугольником в случае симметричной нагрузки

Очевидно, при симметричной нагрузке

I_ab = I_bc = I_ca = I _ф ;
φ _ab = φ _bc = φ _ca = φ_ф;
P_ab = P_bc = P_ca = P _ф;
Q_ab = Q_bc = Q_ca = Q _ф;
S_ab = S_bc = S_ca = S _ф.

Векторная диаграмма фазных (линейных) напряжений, а также фазных токов при симметричной активно-индуктивной нагрузке приведена на рис. 3.13, а. Там же в соответствии с выражениями (3.17) построены векторы линейных токов. Следует обратить внимание на то, что при изображении векторных диаграмм в случае соединения треугольником вектор линейного напряжения U_ab принято направлять вертикально вверх.

Из приведенных выражений и векторной диаграммы следует, что при симметричной нагрузке существуют симметричные системы фазных и линейных токов.

Векторы линейных токов чаще изображают соединяющими векторы соответствующих фазных токов, как показано на рис. 3.13, б. На основании векторной диаграммы рис. 3.13, б

I_a = 2 I_ab sin 60° = √3 I_ab,
Такое же соотношение существует между любыми другими фазными и линейными токами. Поэтому можно написать, что при симметричной нагрузке вообще

(3.19)

I_a =√3 I _ф.

Для определения мощностей трехфазного приемника при симметричной нагрузке можно воспользоваться полученными ранее формулами (3.13) и (3.14).

Пример 3.3. К трехфазной сети с линейными напряжениями U _л = 220 В должен быть подключен трехфазный приемник, каждая фаза которого рассчитана на напряжение 220 В и содержит активное сопротивление r _ф = 8,65 Ом, а также индуктивное сопротивление x _ф = 5 Ом, соединенные последовательно.

Определить фазные и линейные токи, углы сдвига фаз между фазными напряжениями и токами, а также мощности.

Решение. Так как каждая из фаз приемника рассчитана на напряжение, равное линейному напряжению трехфазной сети, фазы приемника должны быть соединены треугольником (см. рис. 3.12).

Полные сопротивления фаз, фазные и линейные токи:

z _ф = √ r _ф² + x _ф² = 10 Ом, I _ф = U _ф / z _ф = 22 А, I _л = √3 I _ф = 38 А.

Углы сдвига фаз между напряжениями и токами

φ_ф = arcsin x _ф / z _ф = 30°.

Полная активная и реактивная мощности приемника и любой фазы

S = √3 U _л I _л = 4730 В•А = 4,73 кВ•А;
S _ф = S/ 3 ≈ 1576 В•А ≈ 1,58 кВ•А;
Р = S cos φ_ф = Sr _ф / z _ф ≈ 4100 Вт = 4,1 кВт;
Р _ф = Р /3 ≈ 1366 Вт ≈ 1,37 кВт;
Q = S sin φ_ф = Sx _ф / z _ф ≈ 2365 вар ≈ 2,36 квар;
Q _ф = Q /3 ≈ 788 вар = 0,788 квар.

Векторные диаграммы приемника приведены на рис. 3.13.

3.5.2. Несимметричная нагрузка. Как и при соединении звездой, в случае соединения треугольником однофазные приемники делят на три примерно равные в отношении мощности группы. Каждая группа подключается к двум проводам, между которыми имеется напряжение, отличающееся по фазе от двух других напряжений сети (рис. 3.14). В пределах каждой группы приемники соединяются параллельно.

Рис. 3.14. К вопросу о соединении однофазных приемников треугольником

Рис. 3.15. Схема цепи к примеру 3.4

После замены приемников каждой фазы одним приемником с эквивалентным сопротивлением и соответствующего их расположения получим схему, приведенную на рис. 3.12.

Фазные токи, углы сдвига фаз между фазными напряжениями и токами, а также фазные мощности можно определить по формулам (3.18). При несимметричной нагрузке фазные токи, углы сдвига фаз и фазные мощности будут в общем случае различными. Векторная диаграмма для случая, когда в фазе ab имеется активная нагрузка, в фазе bс — активно-индуктивная, а в фазе са — активно-емкостная (рис. 3.15), приведена на рис. 3.16. Построение векторов линейных токов произведено в соответствии с выражениями (3.17).

Для определения мощностей всех фаз следует пользоваться формулами

(3.20)

P = P_ab + P_bc + P_ca , Q = Q_ab + Q_bc + Q_ca,

Формулы (3.13) и (3.14), полученные ранее для симметричной нагрузки, не пригодны для определения мощностей при несимметричной нагрузке.

Если кроме фазных токов требуется определить линейные токи, задачу следует решать в комплексной форме. Для этой же цели можно воспользоваться векторной диаграммой.

При решении задачи в комплексной форме необходимо прежде всего выразить в комплексной форме фазные напряжения, а также полные сопротивления фаз. Когда это сделано, нетрудно по закону Ома определить фазные токи. Например, комплексное выражение тока I_ab будет

(3.21)

I _ab = U _ab / Z _ab.

Рис. 3.16. Векторная диаграмма фазных и линейных напряжений и токов при соединении приемника треугольником в случае несимметричной нагрузки

Линейные токи определяются через фазные с помощью выражений (3.17).

Комплексным методом можно воспользоваться и для определения фазных мощностей. Так, мощности фазы аb будут равны

(3.22)

S _ab = U _ab I *_ab = Re S _ab,
Q_ab = Im S _ab ; S _ab = √ P ² _ab + Q ² _ab .

Рассмотрим, как будут изменяться значения различных величин в электрической цепи рис. 3.15 при изменении сопротивления приемников. Например, если при x_Cca /r_ca = const увеличить вдвое сопротивление z_ca, то ток I_ca уменьшится, а угол φ _ca не изменится (см. рис. 3.16). Очевидно, при этом уменьшатся и токи I_а , I_c, а также мощности Р_са , Q_са, S_са. Токи I_аb, I_bc, I_b, углы φ _ab, φ _bc , а также мощности Р_ab , Q_ab , S_ab , Р_bc , Q_bc , S_bc останутся постоянными. При отключения фазы са сопротивление
z_ca = ∞, I_са = 0, токи I_аb, I_bc, I_b, а также углы φ _ab , φ _bc не изменятся, а токи I_а и I_c уменьшатся I _a = I _ab , I _c = - I _bc .

Пример 3.4, В электрической цепи рис. 3.15 U_a = 220 В, r_аb = 40 Ом, r_bc = 17,3 Ом, х_Lbc = 10 Ом, r_са = 8,65 Ом,
х_Сса = 5 Ом. Определить фазные и линейные токи, а также мощности.

Решение. Условимся определять линейные токи аналитически, для чего будем решать задачу комплексным методом. Поскольку вектор линейного напряжения U_ab при соединении в треугольник принято обычно направлять как вектор ЭДС Е_а вертикально вверх (см. рис. 3.2, б), для определения комплексных значений линейных напряжений можно воспользоваться выражениями (3.2). Получим

U _ab = U_ab = 220 В,
U _bc = U_bc cos(-2π/3) + jU_bc sin(-2π/3) = - 110 - j 190 В,
U _ca = U_ca cos(-4π/3) + jU_ca sin(-4π/3) = - 110 + j 190 В.

Комплексные значения полных сопротивлений фаз

Z _ab = 40 Ом, Z _bc = 17,3 + j 10 Ом, Z _ca = 8,65 - j 5 Ом.

Комплексные и действующие значения фазных и линейных токов:

I_bc = √9,5² + 5,5² ≈ 11 A;
I _ca = -19 + j 11 A; I_ca = √19² + 11² ≈ 22 A;
I _a = I _ab - I _ca ≈ 24,5 - j 11 A; I_a ≈ 26,9 A;
I _b = I _bc - I _ab ≈ - 15 - j 5,5 A; I_b ≈16A;
I _c = I _ca - I _bc ≈- 9,5 + j 16.5 A; I_c ≈ 19 A.

Далее можно решать задачу, не прибегая к комплексному методу. Активные, реактивные и полные мощности фаз:

Р_ab = I_ab ² r_ab = 1210 Вт; Р_bc = 2090 Вт; Р_ca = 4190 Вт; Q_ab = 0; Q_bc = I_bc ² x_Lbc = 1210 вар;
Q_ca = I_ca ² x_Cca = - 2420 вар; S_ab = Р_ab = 1210 В•А; S_bc = U_bc I_bc = 2420 В•A; S_ca = U_ca I_ca = 4840 В•А.

Общие активные и реактивные мощности:

P = Р_ab + Р_bc + Р_ca = 7490 Вт; Q = Q_ab + Q_bc + Q_ca = - 1210 вар.

Углы сдвига фаз между фазными напряжениями и токами

18. Соединение приемников трехфазных электрических цепей звездой с нулевым проводом.

Соединение обмоток генератора и приемников энергии звездой представляет собой схему, когда концы фаз соединяются в общий узел, а их начала присоединяются к линейным проводам

Схема соединения звезда

Рис. 1

Провод OO’ называется нулевым или нейтральным, остальные — линейными. Введем следующие понятия:

· I_л — линейный ток — это ток протекающий по линейному проводу;

· U_л — линейное напряжение — это напряжение между линейными проводами;

· I_ф — фазный ток — это ток, протекающий от начала к концу фазной обмотки или приемника энергии (или наоборот: от конца — к началу);

· U_ф — фазное напряжение — это напряжение между началом и концом фазной обмотки или приемника энергии. Другими словами можно сказать: фазное напряжение — это напряжение между линейным и нулевым проводами.

При симметричной нагрузке нулевой провод практически не нужен, так как ток Io в нем равен нулю. Поэтому, в этих случаях применяют трехпроводные системы (соединение треугольником). При несимметричной трехфазной нагрузке нулевой провод обеспечивает постоянство напряжений на фазах.

По рисунку может показаться, что линейное напряжение вдвое больше фазного. Но это не так. Линейное напряжение равно не алгебраической сумме, а геометрической разности.

Для того чтобы получить вектор линейного напряжения, например Uл (АВ), нужно к концу вектора UфА подстроить вектор UфВ с обратным знаком. Вектор, соединяющий начало координат с концом вектора UфВ, и будет вектором линейного напряжения Uл (АВ). Аналогично ведется построение векторов линейных напряжений Uл (ВС) и Uл (АС).

Векторная диаграмма линейных и фазных напряжений

Рис. 2

В результате построений образовалась трехлучевая звезда линейных напряжений, повернутых относительно звезды фазных напряжений на угол 30° против часовой стрелки. Из полученных таким образом треугольников с тупым углом в 120° следует:

Для симметричной системы:

U_л(AB) = U_л(BC) = U_л(CA) = U_л

U_фA = U_фB = U_фC = U_ф

Если линейное напряжение, например, равно 380 В, то фазное будет:

Если же фазное напряжение U_ф = 127В, то линейное будет:

19. Мощность трехфазной системы.

При неравномерной нагрузке фаз активная мощность Р трехфазной системы равна сумме мощностей отдельных ее фаз:

P = P_A + P_B + P_C

При равномерной нагрузке трехфазной системы активные мощности Р_ф всех трех фаз равны, поэтому активная мощность трехфазной системы

P = 3U_фI_ф cos?

где? — угол сдвига фаз между фазным током и фазным напряжением.

Активную мощность можно выразить также через линейные ток I_л и напряжение U_л. Учитывая зависимости между фазными и линейными токами и напряжениями для схем «звезда» и «треугольник» при равномерной нагрузке фаз, имеем:

P =?3U_лI_л cos?

Аналогично могут быть получены формулы для реактивной и полной мощностей при равномерной нагрузке фаз:

Q = 3U_фI_ф cos? =?3U_лI_л cos?;

S = 3U_фI_ф =?3U_лI_л

20. Метод эквивалентного генератора.

Суть метода эквивалентного генератора состоит в нахождении тока в одной выделенной ветви, при этом остальная часть сложной электрической цепи заменяется эквивалентным ЭДС Е_экв, с её внутренним сопротивлением r_экв. При этом часть цепи, в которую входит источник ЭДС называют эквивалентным генератором или активным двухполюсником, откуда и название метода.

Для наглядности рассмотрим схему представленную ниже. Допустим, что R₁=5 Ом, R₂=7 Ом, R₃=10 Ом, R_ab=3 Ом, E=10 В.

Согласно методу эквивалентного генератора получим схему

Искомый ток I_ab находится по закону Ома для полной цепи

Для нахождения тока нужно узнать Е_экв и rэкв с помощью режимов эквивалентного генератора.

Для того чтобы найти эквивалентную ЭДС, нужно рассмотреть режим холостого хода генератора, другими словами нужно отсоединить исследуемую ветвь ab, тем самым избавив генератор от нагрузки, после чего он будет работать на так называемом холостом ходу.

Напряжение холостого хода U_х, будет равно эквивалентной ЭДС E_экв. Таким образом мы можем найти E_экв.

Следующим этапом решения задачи будет нахождение эквивалентного сопротивления rэкв. Можно воспользоваться режимом короткого замыкания генератора, при котором сопротивление R_ab отсутствует, но в более сложных схемах это может привести к более громоздким расчётам, поэтому найдем rэкв как входное сопротивление пассивного двухполюсника. Пассивным называется двухполюсник у которого отсутствуют источники ЭДС. Простыми словами нужно убрать во внешней цепи источник ЭДС и найти сопротивление цепи, так и поступим.

Эквивалентное сопротивление r_экв равно (тем, кто не умеет находить эквивалентное сопротивление, нужно прочитать статью виды соединения проводников)

Итак, найдя эквивалентные ЭДС и сопротивление, мы можем найти силу тока в ветви ab

.

21. Классификация электроизмерительных приборов. Системы электроизмерительных приборов.

Измерение — это процесс определения физической величины с помощью технических средств.

Мера — это средство измерения физической величины заданного размера.

Измерительный прибор — это средство измерения, в котором вырабатывается сигнал, доступный для восприятия наблюдателем.

Меры и приборы подразделяются на образцовые и рабочие. Образцовые меры и приборы служат для поверки по ним рабочих средств измерений. Рабочие меры и приборы служат для практических измерений.

Классификация электроизмерительных приборов

Электроизмерительные приборы можно классифицировать по следующим признакам:

• методу измерения;
• роду измеряемой величины;
• роду тока;
• степени точности;
• принципу действия.

Существует два метода измерения. Классификация электроизмерительных приборов по методу измерения:

1. Метод непосредственной оценки, заключающийся в том, что в процессе измерения сразу оценивается измеряемая величин.
2. Метод сравнения, или нулевой метод, служащий основой действия приборов сравнения: мостов, компенсаторов.

Классификация электроизмерительных приборов по роду измеряемой величины:

• для измерения напряжения (вольтметры, милливольтметры, гальванометры);
• для измерения тока (амперметры, миллиамперметры, гальванометры);
• для измерения мощности (ваттметры);
• для измерения энергии (электрические счетчики);
• для измерения угла сдвига фаз (фазометры);
• для измерения частоты тока (частотомеры);
• для измерения сопротивлений (омметры).

Классификация электроизмерительных приборов по роду тока:

• постоянного;
• переменного однофазного;
• переменного трехфазного тока.

Классификация электроизмерительных приборов по степени точности: по степени точности приборы подразделяются на следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; и 4,0. Класс точности не должен превышать приведенной относительной погрешности прибора, которая определяется по формуле:

где А — показания поверяемого прибора; А₀ — показания образцового прибора; A_max — максимальное значение измеряемой величины (предел измерения).

Системы измерительных приборов

Классификация электроизмерительных приборов по принципу действия: различают системы электроизмерительных приборов. Приборы одной системы обладают одинаковым принципом действия. Существуют следующие основные системы измерительных приборов:

• магнитоэлектрическая;
• электромагнитная;
• электродинамическая;
• индукционная.

22. Назначение и принцип работы трансформаторов.

Назначение трансформатора. Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, преобразующий перем

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: