ТОЕ / PR.z / PR1

Практична робота № 1

Тема: Побудова потенційної діаграми.

Мета: Навчитися будувати потенційні діаграми за результатами розрахунків.

1. Короткі теоретичні відомості

Під час проектування та експлуатації електричних установок важливо знати різницю потенціалів між відповідними точками схеми. Тоді елементи та вузли, що мають велику різницю потенціалів, розташовують територіально на більшій відстані, щоб запобігти пробою ізоляції між ними. Це особливо важливо, коли існують вимоги до жорсткого обмеження габаритів.

Для визначення цих різниць потенціалів будують в координатах потенціальні діаграми.

Потенціальна діаграма – це графічне зображення зміни потенціалу при обході замкненого контуру.

При побудові потенціальної діаграми по осі абсцис відкладається опір між характерними точками, а по осі ординат – їх потенціали.

2. Вказівки до розрахунку

Щоб побудувати потенціальну діаграму необхідно:

• розрахувати коло (визначити всі струми, напруги та їх напрямки);

• зазначити літерами чи цифрами місця з’єднання елементів кола;

• потенціал однієї з точок прийняти за нульовий (початковий);

• задати напрям обходу;

• розрахувати потенціали в усіх точках кола.

При визначенні потенціалів необхідно враховувати, що потенціали змінюються у двох випадках:

а) якщо напрям обходу збігається з напрямом ЕРС, то потенціал треба відкладати зі знаком «+»;

б) якщо напрям обходу збігається з напрямом струму, то потенціал треба відкладати зі знаком «-».

Приклад розрахунку

Побудувати потенціальну діаграму електричного кола ( Рис.1.1).

Рис.1.1.

Вихідні данні:

Е1, В	Е2, В	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	R4, Ом	R5, Ом
36	12	20	6	14	3	5

Розрахунок:

За законом Ома визначаємо струс в колі:

Напрямок струму визначається напрямком ЕРС Е₁, так як Е₁>Е₂. За нульовий приймаємо потенціал т.А.

φ_А = 0;

φ_В = φ_А - I·R₁ = 0 – 0,5·20 = - 10 В;

φ_S = φ_В - I·R₂ = - 10 – 0,5·6 = - 13 В;

φ_D = φ_S + Е₁ = - 13 + 36 = 23 В;

φ_F = φ_D - I·R₃ = 23 – 0,5·14 = 16 В;

φ_Q = φ_F – Е₂ = 16 - 12 = 4 В;

φ_М = φ_Q - I·R₄ = 4 – 0,5·3 = 2,5 В;

φ_N = φ_М - I·R₅ = 2,5 – 0,5·5 = 0 В;

Точки А та М мають однаковий потенціал, вони однопотенціальні.

Графік розподілу потенціалу вздовж контуру дає наочне уявлення про різницю потенціалів між будь-якими двома точками контуру.

Рис. 1.2.

За допомогою потенціальної діаграми можна визначити струм кожного резистора у електричному колі.

тому більший нахил лінії графіку φ = f(R) в потенціальній діаграмі відповідає більшому струму.

3. Данні до розрахунку

Данні до розрахунку обираються у таблиці 1.1 згідно свого номеру у списку.

№ п/п	Схема	Точка заземлення	Е1, В	Е2, В	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	R4, Ом	R5, Ом
1	1	А	20	8	10	5	8	14	11
2	1	В	15	9	5	6	9	3	7
3	1	С	30	10	2	4	3	6	5
4	1	D	25	10	12	10	8	11	9
5	1	Е	28	16	2	4	6	8	10
6	1	F	32	18	3	5	6	4	10
7	1	G	30	12	4	5	6	7	9
8	2	А	22	14	2	3	7	4	4
9	2	В	20	10	10	7	11	4	8
10	2	С	25	12	4	3	6	4	7
11	2	D	30	15	3	4	8	7	9
№ п/п	Схема	Точка заземлення	Е1, В	Е2, В	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	R4, Ом	R5, Ом
12	2	Е	28	10	2	4	6	8	10
13	2	F	32	16	3	4	5	2	6
14	2	G	25	10	12	8	14	6	10
15	3	А
16	3	В
17	3	С
18	3	D
19	3	Е
20	3	F
21	3	G
22	4	А
23	4	В
24	4	С
25	4	D
26	4	Е
27	4	F
28	4	G
29	5	А
30	5	В
31	5	С
32	5	D
33	5	Е
34	5	F
35	5	G
36	5	А

Контрольні питання для самоперевірки

1. Як розрахувати потенціал точки електричного поля?

2. Як визначити напрямок струму у нерозгалуженому колі, коли у наявності декілька джерел живлення?

3. Як будується потенціальна діаграма?

4. Чи можливо визначити напрямок струму джерела живлення, коли відомі потенціали на його затискачах?

5. У якій послідовності треба відкладати опори резисторів, коли будується потенціальна діаграма?