РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Контрольная работа 1

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Цель работы: познакомиться с основными режимами работы электрической цепи и изменением напряжений, мощностей в цепи при изменении нагрузки.

Содержание и порядок выполнения работы

1. Рассчитать параметры электрической цепи (рис.2.1) при различных режимах по данным табл.2.1.

Рис.2.1

Таблица 2.1.

Вариант	E, В	Ri, Ом

1, 11, 21
2, 12, 22		1,5
3, 13, 23
4, 14, 24		1,5
5, 15, 25
6, 16, 26		1,5
7, 17, 27
8, 18, 28
9, 19, 29
10, 20, 30

Расчёты свести в таблицу (табл.2.2.)

I, А
E, В
Ri, Ом
R, Ом
ΔU, В
U, В
P_и, Вт
ΔP, Вт
P, Вт
η
Режим работы	Режим холостого хода	Режим согласованной нагрузки	Режим короткого замыкания

1.1 Сила тока в цепи по закону Ома

I=E/(R_i₊ R), А

В контрольной работе определить силу тока в режиме короткого замыкания при R=0:

I_к=E/R_i=12/2=6 А.

В верхнюю строку табл.2.2 записать 8÷10 значений тока в цепи I от 0 (режим холостого хода) до I_к, в том числе обязательно значение I_к/2 (режим согласованной нагрузки).

Например, задаться токами: 0·I_к, 0,0833·I_к, 0,1667·I_к, 0,25·I_к, 0,333·I_к, 0,417·I_к, 0,5·I_к, 0,667·I_к, 0,833·I_к, 1·I_к.

1.2 Внешнее сопротивление цепи, т.е. сопротивление приёмника электрической энергии (сопротивление нагрузки)

R=( E/I)- R_i), Ом

1.3 Падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника (внутреннее падение напряжения)

ΔU =I·R_i, В

1.4 Напряжение на зажимах источника, т.е. напряжение, приложенное к цепи

U = E- ΔU= E-I·R_i, В

1.5 Мощность источника – величина, характеризующая скорость преобразования в источнике механической, химической или другой энергии в электрическую

P_и= E·I, Вт

1.6 Мощность потерь внутри источника, определяющая непроизводительный расход энергии (на тепловые потери в генераторе)

Δ P= ΔU·I= I²·R_i, Вт

1.7 Мощность приёмника, характеризующая скорость преобразования в приёмнике электрической энергии в другой вид (механическую, тепловую, световую и т.д.)

P= U·I= I²·R, Вт

1.8 Отношение мощности приёмника (полезной мощности P) к мощности источника энергии, называется электрическим коэффициентом полезного действия (КПД)

η = P/P_и= U/ E

2. На миллиметровке построить графики

- E=f(I), U=f(I), ΔU=f(I) в одной системе координат (рис.2.2,а);

- _и =f(I), P=f(I), ΔP=f(I) ), η =f(I) в другой системе координат (рис.2.2,б);

3. Составить баланс мощностей.

P_и = P+ΔP,

т.е. электрическая энергия (мощность), вырабатываемая источником расходуется на преобразование в приёмнике в другой вид энергии и на тепловые потери в источнике. Например, при токе I=1 А; P_и =12 Вт; P =10 Вт; ΔP =2 Вт, следовательно:

12=10+2;

12=12 Вт

Баланс мощностей показывает, что расчёты параметров цепи сделаны правильно.

Электрический коэффициент полезного действия при токе I=1 А; - η=83%.

Выводы: проанализировать изменения параметров электрической цепи при изменении в ней тока; охарактеризовать различные режимы работы электрической цепи: холостого хода, короткого замыкания, согласованной нагрузки, номинальный и рабочий режимы.

Примечание:

Режим холостого хода наступает при токе в нагрузке (сопротивлении внешней цепи) I будет равен нулю.

Режим короткого замыкания наступает при токе в нагрузке I равном ∞ или максимальному значению I_к=E/R_i.

Режим согласованной нагрузки наступает при токе в нагрузке равном I=I_к/2. В этом случае источник отдаёт в нагрузку половину своей мощности, то есть η=50%.