Билет №6 Соединение резисторов и конденсаторов в цепи. Соединения резисторов, конденсаторов и индуктивностей
Последовательное и параллельное соединения в электротехнике это два основных способа соединения элементов электрической цепи. При последовательном соединении все элементы связаны друг с другом так, что включающий их участок цепи не имеет ни одного узла. При параллельном соединении все входящие в цепь элементы объединены двумя узлами и не имеют связей с другими узлами, если это не противоречит условию.
При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова. При параллельном соединении падение напряжения между двумя узлами, объединяющими элементы цепи, одинаково для всех элементов. При этом величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.
При последовательном соединении резисторов R1, R2, …, Rn общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных резисторов:
При параллельном соединении n резисторов проводимость всей цепи равна сумме проводимостей всех резисторов (на основании данного ниже выражения можно определить сопротивление цепи при параллельном соединении n резисторов):
1/Rобщ = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn
Rобщ = R1 + R2 + … + Rn
При параллельном соединении n конденсаторов общая емкость цепи равна сумме емкостей отдельных конденсаторов:
Собщ = С1 + С2 + … + Сn
При последовательном соединении n конденсаторов общая их емкость:
1/Собщ = 1/С1 + 1/С2 + … + 1/Сn
При последовательном соединении n катушек индуктивности, без взаимоиндукции, общая индуктивность цепи равна сумме индуктивностей отдельных катушек:
Lобщ = L1 + L2 + … + Ln
При параллельном соединении n катушек индуктивностей, без взаимоиндукции, общая индуктивность всей цепи определяется по формуле:
1/Lобщ = 1/L1 + 1/L2 + … + 1/Ln
Если магнитное поле одной катушки пересекает витки другой, т.е. катушки обладают взаимоиндукцией, то при последовательном соединении двух катушек общая индуктивность:
Lобщ = L1 + L2 ± 2М,
где М – взаимоиндукция (Гн).
При параллельном соединении двух катушек:
Lобщ = (L1 ∙ L2 – M2) / (L1 ∙ L2 ± 2М),
где знак плюс перед членом 2М ставят при согласном включении катушек, а минус – при встречном;
взаимоиндукция: М = k ∙ √ (L1 ∙ L2),
где k– коэффициент связи (k> 1), который зависит от взаимного расположения катушек индуктивностей L1 и L2, способа намоток катушек индуктивностей и др.
Индуктивность тороидальной катушки (мкГн):
L = 4 ∙ ∏ ∙ µ ∙ F (ω2 / l) ∙ 10-3,
где ω – число витков;
µ – абсолютная магнитная проницаемость материала;
F – площадь поперечного сечения магнитопровода (см2);
l – средняя длинна магнитной линии (см).
Индуктивность однослойной цилиндрической катушки при l > 0,3D:
L = ω2 ∙ D2 / (100 ∙ l + 45 ∙ D),
где l – длинна катушки (см);
D– диаметр катушки (см).
2.Производство и потребление электрической энергии как непрерывный и единый во времени процесс. Энергетическая система. Виды электростанций. Производство электрической энергии характеризуется территориальной разобщенностью мест производства ( электростанций) и мест потребления и параллельной работой электростанций. Для непрерывного и надежного круглосуточного снабжения потребителей в этих условиях возникает необходимость обеспечивать непрерывную связь ЭС между собой и местами потребления с помощью электрических сетей различных напряжений.
Производство электрической энергии обладает рядом особенностей, определяющих специфику управления и степень автоматизации энергетических объектов.
Производство электрической энергии на электрических станциях ( ЭС) осуществляется преобразованием одного вида энергии в другой. На тепловых и атомных ЭС ( ТЭС, АЭС) происходит трехступенчатое последовательное преобразование энергии: парогенератор - паровая турбина - - синхронный генератор.
Производство электрической энергии на ГЭС проще и дешевле, чем на тепловых электростанциях, так как не нужно топливо и для обслуживания требуется меньшее количество обслуживающего персонала.
Производство электрической энергии трехфазными генераторами заметно экономичнее, чем однофазными; поэтому все современные электрические станции - станции трехфазного переменного тока. Передача и распределение электрической энергии дает весьма значительную экономию материала проводов; поэтому передача и. И, наконец, двигатели трехфазного тока имеют неоспоримые технические и технико-экономические преимущества перед двигателями однофазными.
Производство электрической энергии и ее потребление - процесс непрерывный и единый во времени. Электрическую энергию нельзя накапливать в больших количествах, не передавая ее потребителям.
Производство электрической энергии как единый во времени и непрерывный процесс.
Производство электрической энергии на тепловых станциях сопровождается большими потерями тепла. В то же время многим отраслям промышленности, таким, как химическая, текстильная, пищевая, металлургическая, и ряду других тепло необходимо для технологических целей. Для отопления жилых зданий требуется в значительном количестве горячая вода.
Производство электрической энергии, ее распределение и передача должны быть поставлены так, чтобы свести к минимуму перебои в электроснабжении потребителей. Перерывы в подаче электрической энергии приводят к полной или частичной остановке предприятий, нарушению технологического процесса, порче сырья и оборудования.
Производство электрической энергии и ее потребление тесно связаны с нормальным течением всей жизни страны, ее промышленностью, транспортом, бытом населения. Перерыв в электроснабжении, хотя бы кратковременный, нарушает работу промышленности и нормальные условия жизни населения; наряду с надежностью и бесперебойностью ставится задача подавать электроэнергию определенного напряжения и тепло при заданных параметрах рабочего тела.
Производство электрической энергии на ТЭС сопровождается большими потерями теплоты. В то же время многим отраслям промышленности, таким, как химическая, текстильная, пищевая, металлургическая, и ряду других теплота необходима для технологических целей. Для отопления жилых зданий требуется в значительном количестве горячая вода.
Производство электрической энергии на тепловых и атомных электростанциях связано с отводом большого количества теплоты, для чего возводятся башенные градирни, брызгальные бассейны, водохранилища-охладители. Недопотребление для выработки 1 кВт - ч электроэнергии по данным института Атом-энергопроект на тепловых станциях составляет 120 - 130 л охлаждающей воды, при этом безвозвратные потери составляют 1 2 - 1 4 л, на атомных станциях это значение в 1 6 раза больше. Общее водопотребление ТЭС и АЭС в СССР на уровне 1984 г. оценивается в 70 млрд. м3 в год.
Производство электрической энергии осуществляется на электростанции преобразованием какого-либо вида энергии естественного источника в электрическую.
Производство электрической энергии при помощи водяного пара, вырабатываемого в котлах и совершающего механическую работу в турбинах, за последние десятилетия сильно расширяется. Несмотря на строительство крупнейших гидравлических электростанций ( Куйбышевская, Сталинградская, Горьковская, Новосибирская, Братская, Красноярская и многие другие), основное количество электрической энергии по-прежнему вырабатывается на паросиловых электростанциях.
Электрическая станция - совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории. В зависимости от источника энергии различают: - тепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо; - гидроэлектростанции (ГЭС), использующие энергию падающей воды запруженных рек; - атомные электростанции (АЭС), использующие ядерную энергию; - иные электростанции, использующие ветровую, солнечную, геотермальную и другие виды энергий. В нашей стране производится и потребляется огромное количество электроэнергии.
Задача на закон электромагнитной индукции.