Лекция 2.2

Статическая маршрутизация

2.1. Основы статической маршрутизации

Маршруты к удаленным сетям могут быть сконфигурированы для каждого маршрутизатора вручную администратором (статическая маршрутизация) или созданы с помощью маршрутизирующих протоколов (динамическая маршрутизация).

Статические маршруты полностью определены администратором, поэтому они более безопасны, требуют меньше вычислительных ресурсов и более узкую полосу пропускания по сравнению с динамическими маршрутами. Однако сети, использующие статическую маршрутизацию, плохо масштабируемы, при изменении топологии требуется внесение изменений администратором в конфигурацию, что может приводить к ошибкам. Поэтому статическая маршрутизация используется либо в малых сетях, либо в комбинации с протоколами динамической маршрутизации на отдельных участках сети. Статические маршруты, по сравнению с динамическими, характеризуются более высоким приоритетом, поскольку административное расстояние AD = 1 (см. табл. 1.1).

Статическая маршрутизация часто используется в тупиковых сетях, обмен данными с которыми реализуется через маршрутизатор , который подключен к одному соседнему маршрутизатору. При рассмотрении статической маршрутизации используется составная сеть , структурная схема которой приведена на рис. 2.1. В приведенной схеме сети тупиковой является Сеть 1, а тупиковым маршрутизатором – R-А, поскольку он соединен только с маршрутизатором R-В. Все пакета из Сети 1 могут быть отправлены только через маршрутизатор R-А по стандартному статическому маршруту в маршрутизатор R-В.

Статическая маршрутизация используется также при создании маршрута по умолчанию, который указывает путь к сетям, не имеющим соответствующих входов в таблице маршрутизации. В схеме сети рис. 2.1 пакеты с неизвестными адресами сетей назначения из маршрутизатора R-С можно направлять в Интернет , т.е. в сеть провайдера ISP . Адрес маршрута по умолчанию 0.0.0.0/0 означает любые адреса сетей с любыми масками.

Статическая маршрутизация также используется при формировании суммарных(объединенных) маршрутов, что сокращает количество записей в таблице маршрутизации (см. курс “Основы построения сетей пакетной коммутации”).

Кроме того, для создания резервных путей конфигурируются плавающие статические маршруты. Когда основной маршрут “падает”, включается резервный, для чего администратор вручную задает резервному пути более высокое значение административного расстояния AD . Так если основной маршрут имеет административное расстояние 1, то резервному статическому пути следует задать AD > 1,например, AD = 5.

2.2. Конфигурирование статической маршрутизации

Чтобы сконфигурировать статическую маршрутизацию администратор должен задать маршруты ко всем возможным сетям назначения, которые не присоединены непосредственно к данному маршрутизатору. Например, из маршрутизатора R-A ( рис. 2.1), к которому прямо присоединены две сети ( Сеть 1, Сеть 4), необходимо проложить маршруты к четырем оставшимся сетям (из шести представленных на схеме). К маршрутизатору R-Bпрямо присоединены 3 сети ( Сеть 2, Сеть 4, Сеть 5), поэтому из него следует проложить 3 маршрута к оставшимся сетям.

Для конфигурирования статической маршрутизации используется команда ip route , которая содержит три параметра:

  • адрес сети назначения,
  • сетевую маску,
  • адрес входного интерфейса следующего маршрутизатора на пути к адресату (next hop) или идентификатор выходного интерфейса.

Адрес входного интерфейса следующего маршрутизатора (следующего перехода) на пути к адресату иногда называют шлюзом. Например, для пакетов, попавших в маршрутизатор R-В, шлюзами будут:

  1. Интерфейс s1/1 маршрутизатора R-A с адресом 200.4.4.11,
  2. Интерфейс s1/2 маршрутизатора R-С с адресом 200.5.5.12.

Ниже приведен пример конфигурирования статической маршрутизации для Cisco-маршрутизатора R-В, когда используется адрес следующего перехода. Маршрутизатор R-В непосредственно связан с сетями 192.168.20.0, 200.4.4.0 и 200.5.5.0, поэтому статические маршруты нужно создать для остальных трех сетей, которые прямо не присоединены к R-В.

Аналогично конфигурируются остальные маршрутизаторы.

Верификация статической конфигурации производится по командам show ip route и show running-config . Например, по команде show ip route отображается таблица маршрутизации :

Символами С в таблице маршрутизации помечены непосредственно присоединенные к маршрутизатору R-В сети, а символом S – созданные администратором статические маршруты к удаленным сетям. Так статический маршрут к сети 192.168.10.0 проложен через интерфейс s1/1 маршрутизатора R-A с адресом 200.4.4.11, маршруты к двум другим сетям проложены через шлюз 200.5.5.12.Приведенные в распечатке значения [1/0] представляют собой административное расстояние AD = 1 и метрику = 0.

При получении маршрутизатором R-В пакета, адресованного, например, узлу в сети 192.168.30.0, производится обращение к таблице маршрутизации, где есть строка S 192.168.30.0/24 [1/0] via 200.5.5.12 , в которой указано, что адресом следующего перехода будет 200.5.5.12. Однако в этой строке таблицы не указан выходной интерфейс , на который следует скоммутировать поступивший пакет. Поэтому определяется сеть адреса следующего перехода (200.5.5.0) и производится второе обращение к таблице маршрутизации, что называется рекурсией. Из таблицы следует, что сеть 200.5.5.0 присоединена к интерфейсу Serial1/1. Таким образом, при создании маршрутов следующего перехода производится рекурсивная обработка маршрута, т.е. два обращения к таблице, что замедляет процесс обработки маршрута.

Читайте также:
Лекция 4.1

Для ускорения процесса маршрутизации вместо адреса следующего перехода ( next hop ) можно задать идентификатор выходного интерфейса маршрутизатора и тем самым избежать рекурсивной обработки маршрута. При этом формируется прямо присоединенный статический маршрут. В процессе конфигурирования предварительно нужно удалить все ранее созданные статические маршруты по команде no ip route :

Ниже приведен пример конфигурирования маршрутизатора R-B ( рис. 2.1) с использованием выходного интерфейса:

Лекция 2

Тема лекции

Рабочие циклы ДВС.

Кривошипно-шатунный механизм двигателя

План лекции

2.1 Принцип преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

2.2 Понятия и определения двигателя.

2.3 Рабочие циклы четырехтактных карбюраторных и дизельных двигателей.

2.4 Назначение кривошипно-шатунного механизма.

2.5 Неподвижные и подвижные группы деталей КШМ: блок цилиндров или блок-картер, головка (головки) блока цилиндров, цилиндры, шатунно-поршневая группа, коленчатый вал, подшипники, картер.

2.6 Установка и крепление двигателей на раме.

Содержание лекции

2.1 Принцип преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала

Двигатель внутреннего сгорания состоит из механизмов и систем, выполняющих различные функции. Рассмотрим устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания на примере одноцилиндрового бензинового ДВС с внешним смесеобразованием (рис. 2.1). В цилиндре 1 находится поршень с поршневыми кольцами, соединенный с коленчатым валом 11 шатуном 8.

При вращении коленчатого вала поршень совершает возвратно-поступательное движение. Одновременно с коленчатым валом вращается распределительный вал, который через промежуточные детали (толкатель, штангу и коромысло) механизма газораспределения открывает или закрывает впускной и выпускной клапаны. Когда поршень опускается вниз, открывается впускной клапан, и в цилиндр поступает (за счет разрежения) горючая смесь (мелкораспыленное топливо и воздух), приготовленная в карбюраторе, которая при движении поршня вверх сжимается.

Рис. 2.1. Схема одноцилиндрового бензинового ДВС с внешним смесеобразованием:

1 – цилиндр (с картером в сборе); 2 – головка цилиндра; 3 – впускной клапан; 4 – свеча зажигания; 5 – выпускной клапан; 6 – поршень; 7 – поршневой палец; 8 – шатун; 9 – маховик; 10 – поддон; 11 – коленчатый вал

В работающем двигателе при появлении электрической искры между электродами свечи зажигания 4 смесь, сжатая в цилиндре, воспламеняется и сгорает. Вследствие этого образуются газы, имеющие высокую температуру и большое давление. Под давлением расширяющихся газов поршень опускается вниз и через шатун приводит во вращение коленчатый вал. Так преобразуется прямолинейное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. При открытии выпускного клапана и при движении поршня вверх из цилиндра удаляются отработавшие газы.

2.2 Понятия и определения двигателя

С работой двигателя связаны следующие параметры.

Верхняя мертвая точка (ВМТ) – крайнее верхнее положение поршня (рис. 2.2).

Нижняя мертвая точка (НМТ) – крайнее нижнее положение поршня.

Радиус кривошипа – расстояние от оси коренной шейки коленчатого вала до оси его шатунной шейки.

Ход поршня S – расстояние между крайними положениями поршня, равное удвоенному радиусу кривошипа коленчатого вала. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180° (пол-оборота).

Рис. 2.2. Основные положения кривошипно-шатунного механизма:

S – ход поршня; D – диаметр цилиндра; r – радиус кривошипа

Такт – часть рабочего цикла, происходящая за один ход поршня.

Объем камеры сгорания – объем пространства над поршнем при его положении в ВМТ (рис. 2.2).

Рабочий объем цилиндра – объем пространства, освобождаемого поршнем при перемещении его от ВМТ к НМТ.

Полный объем цилиндра – объем пространства над поршнем при нахождении его в НМТ. Очевидно, что полный объем Va цилиндра равен сумме рабочего объема Vh , цилиндра и объема Vc камеры сгорания, т. е. Va = Vh + Vc.

Читайте также:
Лекция 6.4

Литраж: двигателя (в л) для многоцилиндровых двигателей – это произведение рабочего объема Vh на число i цилиндров, т. е. Vл = Vh · i.

Степень сжатия ε – отношение полного объема Va цилиндра к объему Vc камеры сгорания, т.е.

Ход поршня S и диаметр D цилиндра обычно определяют размеры двигателя. Если отношение S/D 2.3 Рабочие циклы четырехтактных карбюраторных и дизельных двигателей

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя состоит из следующих тактов: впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание – расширение), выпуск.

Впуск. Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, в цилиндре возникает разрежение, вследствие чего в него поступает горючая смесь, которая перемешивается с отработавшими газами, оставшимися в небольшом количестве в цилиндре от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. Температура смеси в конце впуска равна 100. 130°С, а давление примерно 0,07. 0,08 МПа (0,7. 0,8 кгс/см2).

Сжатие. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Оба клапана закрыты, рабочая смесь сжимается, вследствие чего ее температура повышается и улучшается испарение бензина.

К концу такта сжатия давление в цилиндре повышается до 0,8. 1,2 МПа (8. 12 кгс/см2), температура смеси достигает 280. 480 °С.

Рабочий ход (сгорание — расширение). Рабочая смесь в цилиндре воспламеняется электрической искрой и сгорает за 0,001. 0,002 с, выделяя при этом большое количество теплоты. Оба клапана закрыты. Температура сгорания свыше 2000 °С, а давление – 3,5. 4,0 МПа (35. 40 кгс/см2).

Под действием силы давления газов поршень перемещается к НМТ, вращая через шатун коленчатый вал. В процессе расширения газов за счет внутренней энергии топлива совершается механическая работа. В конце расширения давление в цилиндре падает до 0,3. 0,4 МПа (3. 4 кгс/см2), а температура снижается до 800. 1100 °С.

Выпуск. Открывается выпускной клапан. Поршень перемещается к ВМТ и очищает цилиндр от отработавших газов, выталкивая их в атмосферу. Давление в цилиндре к концу такта выпуска снижается до 0,11. 0,12 МПа (1,1. 1,2 кгс/см2), а температура до 300. 400 °С.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля, как и рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя, состоит из четырех повторяющихся тактов: впуска, сжатия, расширения газов или рабочего хода и выпуска. Однако рабочий цикл дизеля существенно отличается от рабочего цикла карбюраторного двигателя. В цилиндр дизеля поступает чистый воздух, а не горючая смесь. Воздух сжимается с высокой степенью сжатия, вследствие чего значительно повышается его давление и температура. В конце сжатия в нагретый воздух из форсунки впрыскивается мелкораспыленное топливо, воспламеняющееся не от электрической искры, а от соприкосновения с горячим воздухом. Поэтому дизель иногда называют двигателем с воспламенением от сжатия. Горючая смесь в этом двигателе образуется при впрыскивании топлива в цилиндр.

Первый такт — впуск (рисунок 2.3 а). При движении поршня от ВМТ к НМТ в цилиндре создается разрежение. Впускной клапан 5 открывается, и цилиндр наполняется воздухом. В цилиндре воздух смешивается с небольшим количеством отработавших газов. Давление воздуха в цилиндре (у прогретого двигателя) при такте впуска составляет 8 – 9 кПа, а температура достигает 50-80°С.

Рис. 2.3. Схема работы четырехтактного одноцилиндрового дизеля:

а – впуск воздуха, б – сжатие воздуха, в – расширение газов или рабочий ход,

г – выпуск отработавших газов, 1 – цилиндр, 2 – топливный насос,

3 – поршень, 4 – форсунка, 5 – впускной клапан, 6 – выпускной клапан

Второй такт – сжатие (рисунок 2.3 б). Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной 5 и выпускной 6 клапаны закрыты. Объем воздуха уменьшается, а его давление и температура увеличиваются. В конце сжатия давление воздуха внутри цилиндра повышается до 400 — 500 кПа, а температура до 600 — 700°С. Для надежной работы двигателя температура сжатого воздуха в цилиндре должна быть значительно выше температуры самовоспламенения топлива.

Читайте также:
Лекция 2.1

Третий такт – расширение газов или рабочий ход (рисунок 2.3 в). Оба клапана закрыты. При положении поршня около ВМТ в сильно нагретый и сжатый воздух из форсунки 4 впрыскивается мелкораспыленное топливо под большим давлением (1300—1850 кПа), создаваемым топливным насосом 2. Топливо перемешивается с воздухом, нагревается, испаряется и воспламеняется. Часть топлива сгорает при движении поршня к ВМТ, т. е. в конце такта сжатия, а другая часть – при движении поршня вниз в начале такта расширения. Образующиеся при сгорании топлива газы увеличивают внутри цилиндра двигателя давление до 600 – 800 кПа и температуру до 1800 – 2000 °С. Горячие газы расширяются и давят на поршень 3, который перемещается от ВМТ к НМТ, совершая рабочий ход.

Четвертый такт – выпуск (рисунок 2.3 г). Поршень перемещается от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан 6 вытесняет отработавшие газы из цилиндра. Давление и температура в конце выпуска равны соответственно 11 — 12 кПа и 600-700°С. После такта выпуска рабочий цикл дизеля повторяется в рассмотренной выше последовательности.

2.4 Назначение кривошипно-шатунного механизма

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршней, воспринимающих силу давления газов, во вращательное движение коленчатого вала. Детали кривошипно-шатунного механизма можно разделить на две группы: подвижные и неподвижные. К первым относятся поршень с кольцами и поршневым пальцем, шатун, коленчатый вал и маховик, ко вторым – блок цилиндров, головка блока, прокладка головки блока и поддон (картер). В обе группы входят также и крепежные детали.

2.5 Неподвижные и подвижные группы деталей КШМ: блок цилиндров или блок-картер, головка (головки) блока цилиндров, цилиндры, шатунно-поршневая группа, коленчатый вал, подшипники, картер

Блок цилиндров или блок-картер является остовом двигателя. На нем и внутри него располагаются основные механизмы и детали систем двигателя. Блок цилиндров может быть отлит из серого чугуна (двигатели автомобилей ЗИЛ-130, МАЗ-5335, КамАЗ-5320) или из алюминиевого сплава (двигатели автомобилей ГАЗ, УАЗ и др.). Горизонтальная перегородка делит блок цилиндров на верхнюю и нижнюю части. В верхней плоскости блока и в горизонтальной перегородке расточены отверстия для установки гильз цилиндров. В цилиндре, являющемся направляющей при движении поршня, совершается рабочий цикл двигателя. Гильзы могут быть мокрыми или сухими. Гильзу цилиндра называют мокрой, если она омывается жидкостью системы охлаждения, и сухой, если непосредственно не соприкасается с охлаждающей жидкостью.

Поиск

Типы и структура лекционных занятий.

1 Назначение лекций

  • Устное изложение информации, выстроенное по строго определённой логической структуре, подчиненной задаче максимально глубоко и понятно раскрыть заданную тематику.
  • Основное предназначение лекции:
    • помощь в освоении фундаментальных аспектов;
    • упрощение процесса понимания научно-популярных проблем;
    • распространение сведений о новых достижениях современной науки.
  • Функции лекционной подачи материала:
    • информационная (сообщает нужные сведения);
    • стимулирующая (вызывает интерес к предмету сообщения);
    • воспитательная;
    • развивающая (оценивает различные явления, активизирует умственную деятельность);
    • ориентирующая (помогает составить представление о проблематике, литературных источниках);
    • поясняющая (формирует базу научных понятий);
    • убеждающая (подтверждает, приводит доказательства).
  • Может являться единственно возможным способом обучения (например, если отсутствуют учебники по предмету).

2 Функции лекции

2.1 Информационная функция

Выполняет следующие задачи:

  • информирует студентов о различных достижениях науки;
  • раскрывает особенности и главные цели конкретной темы;
  • знакомит с основными положениями каждой учебной дисциплины;
  • сообщает об отдельных проблемах, относящихся к определенной тематике.

2.2 Стимулирующая функция

Выполняет следующие задачи:

  • привлечение внимания аудитории;
  • вызывание интереса и желания непременно изучить поподробнее конкретную тему.

2.3 Развивающая функция

Выполняет следующие задачи:

  • анализ различных явлений;
  • активацию умственной деятельности студентов.

2.4 Ориентирующая функция

Выполняет следующие задачи:

  • помощь учащемуся сориентироваться и разобраться в огромном количестве различных учебных и научно-исследовательских источников;
  • помощь в составлении собственного представления о конкретной проблематике;
  • предоставление рекомендованного списка литературы.

2.5 Разъясняющая функция

Выполняет следующие задачи:

  • оказание помощи студентам в формировании базы понятий конкретной дисциплины, обсуждаемой темы, предложенной гипотезы или теории.
Читайте также:
Лекция 2.6

2.6 Убеждающая функция

  • Выполняет следующие задачи:
    • подтверждение, доказательство информации, озвученной лектором во время лекции.
  • Правдивость сказанных преподавателем слов обеспечивается следующими способами:
    • знакомство с реальными фактами;
    • предъявление практических доказательств озвученного лектором утверждения.

3 Классификация лекционных занятий

  • Вводная лекция.
  • Информационная лекция.
  • Заключительная лекция.
  • Обзорная лекция.
  • Проблемная лекция
  • Лекция-визуализация.
  • Лекция-конференция.
  • Лекция вдвоём (бинарная лекция).
  • Лекция с заранее запланированными ошибками.
  • Лекция-консультация.

3.1 Вводная лекция

  • определение учебной дисциплины;
  • краткую историческую справку о дисциплине;
  • цели и задачи дисциплины, её роль в общей системе обучения и связь со смежными дисциплинами;
  • основные проблемы (понятия и определения) данной науки;
  • основную и дополнительную учебную литературу;
  • особенности самостоятельной работы студентов над учебной дисциплиной и формы участия в научно-исследовательской работе;
  • отчётность по курсу.

3.2 Информационная лекция

  • ориентирована на изложение и объяснение студентам научной информации, подлежащей осмыслению и запоминанию;
  • самый распространённый вид лекционных занятий в вузах;
  • применяется, когда необходимо ввести учащихся в курс по конкретному вопросу или предмету;
  • лектор предоставляет студентам нужные сведения, которые следует не только прослушать и осмыслить, но и запомнить;
  • предполагается конспектирование (запись основных моментов доклада).

3.3 Заключительная лекция

Предназначена для обобщения полученных знаний и раскрытия перспектив дальнейшего развития данной науки.

3.4 Обзорная лекция

  • систематизация научных знаний на высоком уровне
  • большое число ассоциативных связей
  • исключает детализацию и конкретизацию
  • научно-понятийная и концептуальная основа всего курса или крупных его разделов

3.5 Проблемная лекция

  • новое знание вводится через проблемность вопроса, задачи или ситуации;
  • процесс познания студентов приближается к исследовательской деятельности;
  • содержание проблемы раскрывается путём организации поиска её решения.

3.6 Лекция-визуализация

  • представляет собой визуальную форму подачи лекционного материала (с использованием аудиовидеотехники);
  • чтение лекции сводится к развёрнутому или краткому комментированию просматриваемых визуальных материалов.
  • необходимо:
    • обеспечить систематизацию имеющихся знаний;
    • обеспечить усвоение новой информации;
    • продемонстрировать создание и разрешение проблемных ситуаций;
    • продемонстрировать разные способы визуализации.

3.7 Лекция-конференция

  • научно-практическое занятие;
  • заранее поставленная проблема;
  • система докладов, длительностью 5-10 минут;
  • каждое выступление представляет собой логически законченный текст, заранее подготовленный в рамках предложенной программы;
  • совокупность представленных текстов позволит всесторонне осветить проблему;
  • в конце лекции преподаватель:
    • подводит итоги самостоятельной работы и выступлений студентов;
    • дополняет и уточняет предложенную информацию;
    • формулирует основные выводы.

3.8 Лекция вдвоём (бинарная лекция)

  • проводится в форме диалога двух преподавателей;
  • необходимы:
    • демонстрация культуры дискуссии;
    • вовлечение в обсуждение проблемы студентов;
  • преимущества:
    • актуализация имеющихся у студентов знаний;
    • создаётся проблемная ситуация:
    • наличие двух источников заставляет сравнивать разные точки зрения, делать выбор;
    • выявляется профессионализм педагога.

3.9 Лекция с заранее запланированными ошибками

  • рассчитана на стимулирование студентов к постоянному контролю предлагаемой информации (поиск ошибки: содержательной, методологической, орфографической);
  • в конце лекции проводится диагностика слушателей и разбор сделанных ошибок.

3.10 Лекция-консультация

  • вариант «вопросы-ответы»: лектор отвечает в течение лекционного времени на вопросы студентов по всем разделу или всему курсу;
  • вариант «вопросы-ответы-дискуссия»:
    • изложение новой учебной информации лектором,
    • постановка вопросов,
    • организация дискуссии в поиске ответов на поставленные вопросы.

4 Структура лекции

4.1 Вводная часть

  • Озвучивается следующая информация:
    • название темы (оно должно выражать основную суть и подчеркивать актуальность конкретной тематики);
    • цель и задачи (желательно указать связь между новым материалом и предыдущим);
    • список использованной литературы;
    • значимость темы с теоретической и практической стороны.
  • В среднем на вводную часть выделяется от 5 до 8 минут.

4.2 Основная часть

  • В течение основной части преподаватель:
    • раскрывает содержание темы;
    • излагает и акцентирует внимание на ключевых вопросах темы;
    • анализирует связи и явления главной идеи;
    • даёт определение первостепенным понятиям;
    • предлагает разностороннюю оценку основных моментов темы.
  • В процессе общения преподавателя со своей аудиторией немаловажную роль играет его облик, поза, жесты, манера говорить, а также грамотно построенная и доступная речь.

4.3 Заключительная часть

  • Главные составляющие следующие:
    • подведение итогов;
    • краткое обобщение основных положений;
    • формулирование выводов;
    • советы по определению направления для самостоятельной работы;
    • озвучивание следующей темы занятия.
  • В заключение докладчик выслушивает вопросы студентов и кратко отвечает на них.
  • В среднем на заключительную часть отводится 10-15 минут.
Читайте также:
Лекция 6.6

5 Шаблон плана лекции

  • Учебная дисциплина, контингент обучающихся (направление подготовки, курс, группа).
  • Тема лекционного занятия, её место в общей структуре учебной дисциплины.
  • Цели занятия
  • Основные задачи
    • Обучающая
    • Развивающая
    • Воспитывающая
  • По результатам занятия студент должен:
    • Иметь понятие о
    • Уметь делать
    • Владеть знаниями о
  • Норма времени: два академических часа.
  • Тип занятия: лекция.
  • Структура занятия
    • Вступительная часть
      • Приветствие. Постановка темы, цели, основных задач.
      • 5-8 минут
    • Основная часть лекции
      • Формулирование проблемы; основные понятия и суть изучаемого вопроса.
      • Форма изложения:
        • метод проблемного изложения;
        • объяснение;
        • беседа/эвристическая беседа;
        • проблемный метод (предъявление проблемы и создание проблемной ситуации);
        • наглядный метод: метод иллюстраций – использование картин, рисунков, карт, схем, слайдов, макетов;
        • наглядный метод: метод демонстраций – демонстрация опыта, механизма, прибора, модели, анимации, видео.
      • 60-65 минут
    • Закрепление полученной информации
      • Вопрос-ответ, экспресс-опрос; отвечает как преподаватель, так и учащиеся. Проводится разбор ошибок.
      • 8-10 минут
    • Подведение итогов
      • Сопоставление результатов лекции с установленной целью и намеченными задачами. Оценивание работы студентов.
      • 5-8 минут
    • Анонс следующего занятия, задание на дом
      • Задания для самостоятельной работы, определение способа их выполнения
  • Оборудование
  • Используемая литература

6 Backlinks

Links to this note

Дмитрий Сергеевич Кулябов
Профессор кафедры прикладной информатики и теории вероятностей

Мои научные интересы включают физику, администрирование Unix и сетей.

Похожие

  • Применение VR и AR в образовании
  • Курс МОЗИиИБ. Управление ключами
  • Курс МОЗИиИБ. Установление подлинности объекта
  • Курс МОЗИиИБ. Целостность сообщения и установление подлинности сообщения
  • Виды учебного видео

© 2021 Dmitry S. Kulyabov

This work is licensed under CC BY 4.0

Published with Wowchemy — the free, open source website builder that empowers creators.

Лекция № 2

План лекции:

ОСНОВНЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПОВЕРХНОСТИ

Межфазные поверхности могут существовать только при наличии в системе жидкой или твердой фазы. Межфазную поверхность т-ж определяет профиль поверхности твердого тела. Поверхностный слой на межфазных границах имеет одну часть в первой фазе, другую – во второй.

Удельная поверхность тела определяется отношением площади его поверхности S 1,2 между фазами 1 и 2 к объему тела V .

(2.1)

Поверхность между фазами может быть отнесена к дисперсной фазе или к дисперсной среде. Обычно при определении удельной поверхности дисперсной системы ее относят к объему дисперсной фазы.

Дисперсные системы с одинаковыми по размерам частицами дисперсной фазы называются монодисперсными, с разными – полидисперсными.

Если поверхность и объем дисперсной фазы междисперсной системы выразить через поверхность и объем отдельных частиц, то число частиц будет входить и в числитель и в знаменатель. Поэтому S уд монодисперсной системы можно определить, зная размер отдельных частиц. Например, для частиц кубических с размерами ребра 1 и сферическим диаметром d :

(2.2)

для сферических частиц:

(2.3)

k – коэффициент формы частиц.

Часто S уд относят к массе дисперсной фазы:

– для квадратных частиц (2.4)

– для сферических частиц

Изменение S уд с изменением дисперсности зависит от формы частиц.

D , a (дисперсность, Размер частиц)

(2.5)

(2.5)

(2.5)

Зависимость возрастает, т. к. возрастает коэффициент формы.

Более конкретная характеристика дисперсности кривизна поверхности, определяемая производной площади поверхности по объему.

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ ( ).

– обусловлено нескомпенсированным полем межмолекулярных сил на межфазной поверхности; – фактор интенсивности поверхностной энергии.

Термодинамическое определение вытекает из объединенного уравнение 1-го и 2-го начал термодинамики. Запишем его для гетерогенной системы относительно изменения внутренней энергии U :

dU = TdS – pdV + dS + i dni + dq1

При S, V, n, q – const:

= ( U / S ) S , U , n , q (2.6)

т.е. – частная производная от внутренней энергии по площади поверхности раздела, при S , V, n, q – const .

(2.7)

т.е. в общем виде, – частная производная от любого термодинамического потенциала по площади межфазной поверхности при постоянны соответствующих параметрах.

– определяется энергией, приходящейся на единицу площади:

единицы измерения: СИ Дж/м 2 = Н*м/м 2 = Н/м

СГС Эр1/см 2 , Дин/см.

Физический смысл

1. Работа, расходуемая на разрыв межмолекулярной связи. Чем сильней межмокулярные связи в данном теле, тем больше его па границе с газовой фазой, т.е. поверхностное натяжение меньше у неполярных жидкостей со слабыми межмолекулярными связями. Большим поверхностным натяжением обладают вещества с водородными связями (вода).

Читайте также:
Лекция 1.2.2

2. Сила, направленная параллельно к поверхности. Поверхностные молекулы, обладая избыточной энергией, стремятся уйти вглубь конденсированной фазы и сжимают поверхность.

КОГЕЗИОННЫЕ И ПОВЕРХНОСТНЫЕ СИЛЫ

Когезия – взаимодействие молекул, атомов, ионов внутри одной фазы.

W к = 2 (2.8)

т.к. определяется затратой энергии на обратимый разрыв тела по сечению равному единице площади.

Точную информацию о когезии и поверхностном натяжении можно получить из т/д характеристик тел, связанных с парообразованием.

В процессе испарения происходит полный разрыв межмолекулярных связей, поэтому работа когезии определяется энтальпией парообразования.

H = G п + T S п (2.9)

При равновесии при р, Т = const G п = 0 Н = Т S п

Отсюда следует, что, чем больше энтальпия парообразования (т.е. больше работа когезии, а значит и поверхностное натяжение), тем меньше давление насыщенного пара над веществом, т.к.

S п = So – R·ln ( р / ратм ) (2.10),

где So – изменение энтропии парообразования. При температуре кипения.

При кипении р/ратм = 1

L = Ткип So So = L / Ткип (2.11)

L – энтальпия парообразования при Ткип.

Свойства поверхности отражают природу ионов, атомов и молекул в ней.

Для жидкостей и твердых тел когезионные силы выражаются в межмолекулярном взаимодействии, обусловленном ван-дер-ваальсовыми и водородными связями. Оно отличается от химического взаимодействия отсутствующей специфичностью и насыщаемостью небольшими энергиями. Разрыв таких связей приводит к формированию поверхностей, способных образовывать ван-дер-ваальсовые и водородные связи с молекулами, попадающими на эту поверхность.

ВНУТРЕННЯЯ (ПОЛНАЯ) УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТНАЯ ЭНЕРГИЯ. ЗАВИСИМОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ.

За толщину поверхностного слоя принимают расстояние по обе стороны от границы раздела фаз, за пределами которой свойства слоя перестают отличаться от свойств объемных фаз.

Установление границ поверхностного слоя со стороны объемных фаз трудная задача. Гиббс предложил относить все изменения т/д параметров в слое к разделяющей поверхности, не имеющей объема или толщины (метод избыточных величин Гиббса).

G = G 1 + G 2 + * S (2.12)

G – энергия Гиббса системы;

G 1 и G 2 – энергия Гиббса объемных фаз;

S – поверхностная энергия Гиббса.

Избыточная внутренняя энергия:

Индекс « s » указывает на то, что потенциалы отнесены к единице поверхности.

q s = TS s теплота образования единицы поверхности (скрытая теплота образования, она равна количеству теплоты, которую нужно сообщить телу, чтобы при постоянной температуре увеличить его поверхность на единицу площади).

Учитывая, что G s = , можно написать:

U s = + qs (2.15)

Из уравнения 2.15 следует, что внутренняя энергия поверхности складывается из энергии Гиббса и теплоты образования поверхности.

Из объединенного уравнения, при постоянстве всех параметров, кроме температуры, имеем:

dGs = – S dT или ( Gs/ T) p = -S = -q s /T (2.16)

Подставляя (2.16) в (2.14) или (2.15), получаем:

U s = – T ( / T ) p (2.17)

(2.17) – уравнение Гиббса-Гельмгольца, оно связывает поверхностную энергию с поверхностным напряжением, следовательно, для определения полной поверхностной энергии нужно знать зависимость поверхностного напряжения от температуры. Конкретную зависимость можно получить только экспериментально, но качественные выводы можно сделать из уравнения (2.17).

qS – всегда больше 0. (для индивидуального вещества).

( G s / T ) p = ( / T ) p 0, следовательно, уменьшается с увеличением температуры. Для большинства неполярных жидкостей эта зависимость линейна и в первом приближении ее можно записать, как:

T = – a D T (2.18)

– постоянная, равная температурному коэффициенту с обратным знаком.

Для большинства жидкостей поверхностная энергия почти не зависит от температуры.

Чтобы убедиться в этом проинтегрируем по температуре (2.17)

( U s / T) = ( / T) – ( / T) – T( 2 / T 2 )

( U s / T) = -T( 2 / T 2 )

– уменьшается с увеличением температуры, то (см. 2.18), таким образом,

( Us / T ) = 0, что означает независимость US от температуры.

Лекция 2. Ортогональные проекции прямой

2.1. Задание прямой на эпюре

Прямая на чертеже может быть задана изображением прямой, точкой и направлением, отрезком прямой и двумя пересекающимися плоскостями.


а б
Рисунок 2.1 – Проекции прямой

Прямоугольной проекцией отрезка в общем случае является отрезок (второе свойство центрального и параллельного проецирования). На чертеже прямая m (Рисунок 2.1, а) и отрезок АВ (Рисунок 2.1, б) произвольно наклонены к плоскостям проекций. Такие прямые называются прямыми общего положения.

Читайте также:
Лекция 5.5

Прямая, не параллельная ни одной из плоскостей проекций, называется прямой общего положения .

Длина прямоугольной параллельной проекции отрезка общего положения всегда меньше длины самого отрезка.

2.2. Прямые частного положения

Прямая, параллельная или перпендикулярная какой-либо плоскости проекций, называется прямой частного положения .

Прямые, параллельные плоскостям проекций, называются прямыми уровня .

Прямая, параллельная горизонтальной плоскости проекций, называется горизонтальной прямой или горизонталью (Рисунок 2.2).


Рисунок 2.2 – Эпюр горизонтали

Если отрезок параллелен плоскости проекций π1, то его фронтальная проекция А2В2 параллельна оси проекций π12, а горизонтальная проекция отрезка А1В1 определяет истинную величину АВ:

Прямая, параллельная фронтальной плоскости проекций, называется фронтальной прямой или фронталью (Рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 – Эпюр фронтали

Если отрезок параллелен плоскости проекций π2, то его горизонтальная проекция параллельна оси проекций π21, а фронтальная проекция отрезка C2D2 определяет истинную величину CD.

Прямая GH, параллельная профильной плоскости проекций, называется профильной прямой (Рисунок 2.4).

Прямые, перпендикулярные плоскостям проекций, называются проецирующими .

Прямая EF, перпендикулярная горизонтальной плоскости проекций, называется горизонтально-проецирующей (Рисунок 2.4).

Прямая KL, перпендикулярная фронтальной плоскости проекций, называется фронтально-проецирующей (Рисунок 2.4).

Прямая MN, перпендикулярная профильной плоскости проекций, называется профильно-проецирующей (Рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 – Эпюры проецирующих прямых (EF, KL, MN) и профильной прямой GH

2.3. Метод прямоугольного треугольника

Метод прямоугольного треугольника позволяет по эпюру отрезка прямой общего положения определить его истинную величину.

Рассмотрим положение отрезка АВ относительно горизонтальной плоскости проекций π1 (Рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 – Определение истинной величины отрезка общего положения

На рисунке 2.5, а:

АА1 – расстояние от точки А до плоскости проекций π1;

ВВ1 – расстояние от точки В до плоскости проекций π1;

ΔАКВ – прямоугольный треугольник, в котором:

ВК=ВВ1АА11 – второй катет, равный разности расстояний от концов отрезка АВ до плоскости π1 (то есть, разности координат Z точек А и В);

АВ – гипотенуза ΔАКВ – истинная величина.

При известных координатах концов отрезка общего положения можно на эпюре определить его истинную величину (Рисунок 2.5, б) на любой из плоскостей проекций.

Рисунок 2.6 – Определение истинной длины и угла наклона отрезка AB к плоскости проекций π2

2.4. Точка и прямая

Если точка принадлежит прямой, то её проекции:

  1. Принадлежат одноимённым проекциям данной прямой;
  2. Лежат на одной линии связи.


Рисунок 2.7 – Принадлежность точки прямой
Точка С принадлежит отрезку АВ (Рисунок 2.7), так как:

Если точка делит отрезок в каком-либо отношении, то проекции этой точки делят одноименные проекции данного отрезка в том же отношении:

Упражнение

Разделить точкой К отрезок EF в соотношении EK:KF=1:3 (Рисунок 2.8)

Рисунок 2.8 – Деление отрезка в заданном отношении
Решение:

    1. Проведём произвольную прямую из любого конца любой проекции отрезка, например, Е2.
    2. Отложим на этой прямой от точки Е2 равные отрезки, количество которых равно сумме чисел, составляющих дробь (в нашем примере 1+3=4).
    3. Соединим последнюю точку 4 с другим концом фронтальной проекции отрезка – точкой F2.
    4. Из точки 1 проведём прямую, параллельную прямой (4F2) до пересечения с проекцией E2F2, таким образом будет найдена фронтальная проекция искомой точки К2.
    5. Горизонтальную проекцию точки К1 получим путём построения линии проекционной связи до пересечения её с горизонтальной проекцией отрезка.

    Упражнение

    Определить принадлежность точки С отрезку прямой АВ (Рисунок 2.9).

    Рисунок 2.9а – Решение упражнения 2. Способ 1.


    Рисунок 2.9б – Решение упражнения 2. Способ 2.

    Ответ: точка С не принадлежит отрезку АВ, так как не выполняется условие принадлежности точки прямой.

    2.5. Следы прямой

    След прямой – точка пересечения прямой с плоскостью проекций.

    Прямая общего положения в общем случае может быть три следа:

    • горизонтальный след M1– точка пересечения прямой с горизонтальной плоскостью проекций π1;
    • фронтальный след N2– точка пересечения прямой с фронтальной плоскостью проекций π2;
    • профильный след L3 – точка пересечения прямой с профильной плоскостью проекций π3.
    Читайте также:
    Лекция 6.2.1

    След прямой является точкой частного положения, поскольку он принадлежит плоскости проекций, следовательно, след прямой всегда совпадает с одной из своих проекций:

    • горизонтальный след совпадает со своей горизонтальной проекцией M≡M1,
    • фронтальный – с фронтальной проекцией N≡N2,
    • профильный – с профильной проекцией L≡L3 (Рисунок 2.10).

    Рисунок 2.10 – Построение следов отрезка прямой АВ

    Построим следы отрезка АВ с плоскостями проекций (Рисунки 2.10, 2.11).

    Для построения горизонтального следа прямой АB необходимо:

    1. Продолжить фронтальную проекцию прямой АB до пересечения с осью X, точка пересечения М2 является фронтальной проекцией горизонтального следа;
    2. Из точки М2 провести линию проекционной связи до его пересечения с горизонтальной проекцией прямой АB или её продолжением. Точка пересечения М1 и будет являться горизонтальной проекцией горизонтального следа, которая совпадает с самим следом М.

    Чтобы построить фронтальный след отрезка АB прямой, необходимо:

    1. Продолжить горизонтальную проекцию прямой АB до пересечения с осью X, точка пересечения N1 является горизонтальной проекцией фронтального следа;
    2. Из точки N1 провести линию проекционной связи до его пересечения с фронтальной проекцией прямой АB или ее продолжением. Точка пересечения N2 и будет являться фронтальной проекцией фронтального следа, которая совпадает с самим следом N.

    Ниже приводим алгоритм построения следов отрезка прямой АВ:


    Рисунок 2.11 – Эпюр построения следов отрезка прямой АВ

    Прямая, параллельная одной из плоскостей проекций, не имеет следа на плоскости, которой она параллельна, и пересекает только две плоскости. Прямая, параллельная двум плоскостям проекций (проецирующая прямая), имеет только один след, совпадающий с проекцией прямой на плоскость, к которой она перпендикулярна.

    2.6. Взаимное расположение прямых

    Две прямые в пространстве могут быть:

    • параллельными;
    • пересекающимися;
    • скрещивающимися.

    Параллельные прямые – прямые, пересекающиеся в несобственной точке.

    Если прямые в пространстве параллельны, то их ортогональные проекции взаимно параллельны, или сливаются, или представляют собой точки, на одной из плоскостей проекций (Рисунок 2.12).


    Рисунок 2.12 – Параллельные прямые
    Пересекающиеся прямые – прямые, имеющие одну общую точку.

    Если прямые в пространстве пересекаются, то на чертеже одноименные проекции прямых пересекаются, при этом проекции точки пересечения прямых лежат на одной линии проекционной связи и делят соответствующие проекции отрезков прямых в равных отношениях (Рисунок 2.13).


    Рисунок 2.13 – Пересекающиеся прямые

    Скрещивающиеся прямые – прямые, не имеющие общих точек и не удовлетворяющие признакам параллельных и пересекающихся прямых (Рисунок 2.14).


    Рисунок 2.14 — Скрещивающиеся прямые

    2.7. Проекции плоских углов

    Угол между двумя пересекающимися прямыми проецируется в истинную величину, если плоскость этого угла параллельна плоскости проекций.


    Рисунок 2.15

    По проекциям (Рисунок 2.15) нельзя судить о величине угла между двумя прямыми. На чертежах видно, что острый угол может проецироваться в виде тупого, а тупой – в виде острого.

    Теорема о проецировании прямого угла в частном случае

    Теорема . Если одна из сторон прямого угла параллельна какой-либо плоскости, а другая – этой плоскости не перпендикулярна, то на эту плоскость прямой угол проецируется в виде прямого угла (Рисунок 2.16, а и б).

    Обратная теорема . Если одна из двух пересекающихся прямых параллельна некоторой плоскости проекций и проекции этих прямых на эту же плоскость пересекаются под прямым углом, то в пространстве эти прямые взаимно перпендикулярны.

    Рисунок 2.16 – Проецирование прямого угла

    Дано: две пересекающиеся под прямым углом прямые АВВС,

    2.8. Задачи для самостоятельного решения

    1. Построить отрезок прямой АВ // π1, равный 35 мм и наклонённый к π2 под углом 25° (Рисунок 2.17).


    Рисунок 2.17

    2. Построить отрезок прямой CD по координатам его концов С (20; 15; 30), D (70; 40; 15) и определить истинную величину отрезка и углы наклона его к плоскостям проекций π2 и π1.

    Читайте также:
    Лекция 2.3

    3. Постройте проекции отрезков частного положения, расположенных под углом 30° к плоскости проекций π1 и 45° — к плоскости проекций π2.

    4. Определите взаимное положение прямых и постройте пересечение прямых АВ и CD прямой EF//π21 (Рисунок 2.18).

    СИЛАЕВОЙ НАТАЛЬИ ЮРЬЕВНЫ

    ГБПОУ “Самарский техникум промышленных технологий”

    • Главная
    • О себе
    • Мои достижения
    • Мои выпускники
    • Фотогалерея
    • ФГОС_13.02.11. Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования
    • Рабочая программа профессионального модуля
    • Календарно-тематический план – МДК 03.01.
    • Электронный учебник (лекции)
    • Практические занятия (ЛПЗ)
    • Учебная практика
    • Квалификационный экзамен
    • Тесты

    ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНИК
    (лекции) по междисциплинарному курсу
    МДК 03.01. Планирование и организация работы структурного подразделения

    Лекции по междисциплинарному курсу МДК 03.01. Планирование и организация работы структурного подразделения составлены в соответствии с календарно-тематическим планом (КТП)

    • ЛЕКЦИЯ № 1. Нормативно-правовые акты, регулирующие деятельность предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 2. Трудовой процесс.
    • ЛЕКЦИЯ № 3. Производственный процесс. Производственный цикл. Типы производств.
    • ЛЕКЦИЯ № 4. Поточное производство
    • ЛЕКЦИЯ № 5. Техническая подготовка производства
    • ЛЕКЦИЯ № 6. Производственая инфраструктура и структура управления предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 7. Планирование. Виды планирования. Сетевое планирование
    • ЛЕКЦИЯ № 8. Организация труда на предприятии
    • ЛЕКЦИЯ № 9. Рабочее место. Организация и обслуживание рабочего места
    • ЛЕКЦИЯ № 10. Составление плана размещения оборудования
    • ЛЕКЦИЯ № 11. Нормирование труда. Виды норм.
    • ЛЕКЦИЯ № 12. Методы нормирования труда
    • ЛЕКЦИЯ № 13. Рабочее время.Классификация затрат рабочего времени
    • ЛЕКЦИЯ № 14. Фотография рабочего дня
    • ЛЕКЦИЯ № 15. Хронометраж
    • ЛЕКЦИЯ № 16. Производительность труда
    • ЛЕКЦИЯ № 17. Качество продукции (работ, услуг)
    • ЛЕКЦИЯ № 18. Государственная система стандартизации РФ
    • ЛЕКЦИЯ № 19. Сертификация продукции и услуг
    • ЛЕКЦИЯ № 20. Предприятие (организация) как хозяйствующий субъект
    • ЛЕКЦИЯ № 21. Формы организаций (предприятий)
    • ЛЕКЦИЯ № 22. Основной капитал предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 23. Оценка и амортизация основного капитала предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 24. Показатели основного капитала предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 25. Оборотный капитал предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 26. Показатели оборотного капитала предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 27. Зачетное занятие
    • ЛЕКЦИЯ № 28. Трудовые ресурсы предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 29. Производственная программа предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 30. Зачетное занятие
    • ЛЕКЦИЯ № 31. Тарифная система оплаты труда. Формы и системы оплаты труда.
    • ЛЕКЦИЯ № 32. Мотивация труда
    • ЛЕКЦИЯ № 33. Затраты производства. Виды затрат.
    • ЛЕКЦИЯ № 34. Смета затрат. Калькуляция себестоимости
    • ЛЕКЦИЯ № 35. Классификация затрат по статьям и элементам
    • ЛЕКЦИЯ № 36. Ценообразование. Виды цен.Иетоды формирования цены
    • ЛЕКЦИЯ № 37. Антимонопольное законодательство
    • ЛЕКЦИЯ № 38. Логистика предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 39. Маркетинговая деятельность предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 40. Доход предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 41. Прибыль предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 42. Рентабельность производства и продукции
    • ЛЕКЦИЯ № 43. Менеджмент. Особенности менеджмента в области профессиональной деятельности
    • ЛЕКЦИЯ № 44. Деловое и управленческое общение. Принципы делового общения в коллективе
    • ЛЕКЦИЯ № 45. Управленческое решение. Методы принятия управленческого решения
    • ЛЕКЦИЯ № 46. Бизнес-планирование деятельности предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 47. Инновационная деятельность предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 48. Инвестиционная политика предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 49. Внешнеэкономическая деятельность предприятия
    • ЛЕКЦИЯ № 50. Государственное регулирование внешнеэкономической деятельности
    • ЛЕКЦИЯ № 51. Учет и анализ внутрифирменной деятельности предприятия
    • Литература

    Разработчик Силаева Н.Ю., 2020 год

    yandex_e42982b1215021b8.html Verification: e42982b1215021b8

    Лекция 2

    Модуль I. Электрические цепи

    1 Электрические цепи постоянного тока ( продолжение )

    1.5. Методы расчета и анализ электрических цепей

    1.6. Особенности нелинейных электрических цепей постоянного тока

    Модуль I. Электрические цепи

    1.5. Методы расчета и анализ электрических цепей

    Задачи расчета и анализа электрических цепей весьма разнообразны. Наиболее часто встречающиеся

    1. Определение токов, напряжений, мощностей различных элементов цепи при заданных параметрах этих элементов.

    2. Определение параметров элементов, обеспечивающих получение требуемых токов, мощностей, напряжений.

    3. Определение характера изменения значений различных величин или соотношений между ними при изменении параметров цепи.

    Существует большое разнообразие сложных электрических цепей. Некоторые из них обладают определенными особенностями. Для расчета таких сложных электрических цепей существуют разные методы. Однако все методы используют основные законы электрических цепей.

    Читайте также:
    Лекция 6.4

    Метод непосредственного применения законов Кирхгофа.

    Задана схема замещения цепи (см. рис. 1. 10) и значения всех сопротив-

    лений приемников и ЭДС источников: E 1 , E 2 , E 3 , R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 . Требуется определить токи в каждой ветви, мощности каждого элемента

    цепи, составить баланс мощности.

    Рис. 1. 10. Схема замещения сложной электрической цепи

    Для решения этой задачи расчета электрической цепи используют основные законы электрических цепей: закон Ома, первый и второй законы Кирхгофа.

    1. Произвольно выбрать условно-положительные направления (УПН) токов в ветвях.

    Модуль I. Электрические цепи

    2. Составить систему независимых уравнений с неизвестными токами. Число уравнений должно быть равно числу неизвестных токов ветвей. По I закону Кирхгофа составляют (n – 1) уравнение для узлов, где n – полное число узлов в цепи. По второму закону Кирхгофа составляют (v – n + 1) уравнений, где v – число ветвей в цепи.

    3. Решая полученную систему уравнений, определить токи ветвей.

    Для заданной схемы уравнения по I закону Кирхгофа:

    − I 1 − I 3 + I 4 = 0 .

    I 2 − I 4 + I 5 = 0 .

    I 1 − I 5 + I 6 = 0 .

    Недостающие уравнения составляют по II закону Кирхгофа для контуров. Для этого выделяют независимые контуры и выбирают направление обхода каждого. Если ЭДС и токи контура совпадают с направлением его обхода, они принимаются положительными, если нет – отрицательными. Ниже записаны уравнения для контуров А, Б и С с учетом соотношения тока и напряжения на резисторах по закону Ома.

    E 1 = I 1 R 1 + I 4 R 4 + I 5 R 5 .

    E 2 = I 2 R 2 + I 3 R 3 + I 4 R 4 .

    − E 2 + E 3 = − I 2 R 2 + I 5 R 5 .

    Решая систему уравнений (28) – (33), определяем значения токов в вет-

    Для проверки правильности решения системы уравнений можно воспользоваться составлением баланса мощностей всей цепи

    ∑ Е i I i = ∑ I i 2 R i ,

    т.е. суммарная мощность, потребляемая всеми резисторами, должна равняться суммарной мощности, генерируемой всеми источниками.

    При определении мощности источника необходимо учитывать соответствие положительных направлений ЭДС Е источника и тока в нем I :

    Если I и E совпадают по направлению, то в формуле следует подставить знак “плюс”. Если эти направления встречны, то следует подставить “минус”. В

    Модуль I. Электрические цепи

    обоих случаях мощность источника может получиться как положительной, так и отрицательной в зависимости от значения тока. Если полученное значение мощности источника положительно, это означает, что источник генерирует электрическую энергию. Если полученное значение мощности источника отрицательно, это означает, что источник работает в режиме потребления электроэнергии.

    Рассмотренный метод, основанный на непосредственном применении законов Кирхгофа, позволяет рассчитать электрическую цепь любой сложности. Недостаток этого метода в том, что он требует большого объема вычислений при решении системы уравнений.

    Метод контурных токов.

    Метод контурных токов позволяет свести задачу расчета электрической цепи к решению системы уравнений меньшего порядка. Это упрощает расчет и делает этот метод более предпочтительным по сравнению с методом непосредственного применения законов Кирхгофа.

    Рассмотрим метод контурных токов на примере той же цепи (см. рис.

    Любая сложная цепь состоит из нескольких смежных контуров, каждый из которых имеет несмежные ветви, принадлежащие лишь данному контуру и смежные, входящие в состав соседних контуров.

    Метод контурных токов основан на допущении, что в каждом контуре имеется контурный ток, одинаковый для всех элементов этого контура.

    Положительные направления токов ветвей, как и раньше, выбираются в начале расчета произвольно. Положительные направления контурных токов также выбираются произвольно. Зная контурные токи легко определить реальные токи в ветвях.

    Например, для несмежных ветвей значения контурных токов и токов ветвей равны по величине, а знаки определяются в зависимости от выбранных направлений контурных токов и токов в ветвях.

    В смежных ветвях токи определяются алгебраической суммой контурных токов соседних контуров с учетом их положительных направлений.

    Таким образом, для рассматриваемой цепи (рис.10):

  • Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: