Дугинов Л.А. l.duginov@mal.ru
Ключевые слова: методы расчёта, методические пособия, электрические схемы, лампы накаливания, нелинейные сопротивления, примеры расчёта.
Введение
Вольт-амперные характеристики (ВАХ) нелинейных элементов (в данном случае речь пойдёт о лампах накаливания) имеют одинаковое название для 2-х разных зависимостей: 1- когда сила тока Ix зависит от величины приложенного напряжения Ux, т.е. Ix=f(Ux) и 2- когда величина падения напряжения Ux зависит от силы тока Ix, проходящего через него, т.е. Ux=f(Ix). Ниже в подтверждение этого факта приводится цитата из Большой советской энциклопедии:
Описание метода расчёта электрических схем с лампами накаливания
В данной статье будет использоваться только вторая зависимость: Ux=f(Ix), как позволяющая по номинальным данным (напряжение-U и мощность- P) наиболее просто перейти от нелинейного уравнения Ux=Rs*(Ix^2) к линейному уравнению лампы накаливания - Ux=RL*(Ix), где: Ux-падение напряжения на лампе, Ix-ток лампы, Rs=Ux / Ix^2 - базовый коэффициент уравнения для данной лампы (постоянная величина), RL- линейное сопротивление лампы. Краткий вывод формулы расчёта линейного сопротивления -RL приводится ниже:
В нашем случае показатель степени n=2, поэтому для расчёта RL будет использоваться только формула (4).
Далее идёт описание небольшой программы расчёта на Mathcad, позволяющая быстро получить для 2-х ламп накаливания L1 и L2 все расчётные величины: RL1-RL2, I1-I2 и P1-P2 по которым можно построить любые варианты зависимостей вольт-амперных характеристик (ВАХ).
Описание программы:
Hиже приводятся все расчётные величины: RL1-RL2, I1-I2 и P1-P2
Так как опытные испытания ламп накаливания по определению вольт-амперных (ВАХ), вольт -омических (ВОХ) и вольт-мощностных характеристик удобнее проводить как зависимости Ix=f(Ux), задавая напряжение Ux и меряя величину тока Ix, то все эти характеристики построены как показано на рис.1-3.
Рис.1 ВАХ для 2-х ламп: U1=230 В, Р1=60 Вт и U2=230 В, Р1=100 Вт
Рис.2 ВОХ для 2-х ламп: U1=230 В, Р1=60 Вт и U2=230 В, Р1=100 Вт
Рис.3 ВMХ для 2-х ламп: U1=230 В, Р1=60 Вт и U2=230 В, Р1=100 Вт
Пример расчёта простой цепи из 2-х ламп соединённых последовательно
Результаты расчёта простой цепи из 2-х ламп соединённых последовательно
ВЫВОДЫ
- Анализ и расчёт электрических схем с лампами накаливания становится простым и доступным если освоить и применять новый метод, описанный выше в кратком выводе формул расчёта (3-4) линейного сопротивления -RL.
- Как показали многочисленные расчёты электрических схем с лампами накаливания по новому методу, пренебрежение нелинейным характером ВАХ и замена их на постоянные сопротивления приводит к недостоверным результатам и неверным представлениям физики процесса работы ламп накаливания.
- В списке литературы (л1-л5) приведены примеры расчётов электрических схем с лампами накаливания, которые могут быть полезными в вашей учёбе и практической работе.
Литература
- Дугинов Л.А. Расчёт сложных электрических схем на постоянном токе, содержащих лампочки с вольфрамовыми спиралями. Сайт dzen.ru «Про Гидравлику и Электрику». 07.02.2025 г.
- Дугинов Л.А. Расчёт по новой методике средней схемы с двумя лампами накаливания. Сайт dzen.ru «Про Гидравлику и Электрику». 11.02.2025 г.
- Дугинов Л.А. Пример расчёта по новому методу сложной нелинейной схемы с регулятором лампами накаливания. Сайт dzen.ru «Про Гидравлику и Электрику». 12.02.2025 г
- Дугинов Л.А. Тренажёр-программа расчёта по новому методу электрической схемы из шести сопротивлений, включая три лампы накаливания. Сайт dzen.ru «Про Гидравлику и Электрику». 17.02.2025 г.
- Дугинов Л.А. О применении вольт-омических характеристик для сложных нелиненых сопротивлений в новом методе расчёта схем постоянного тока. Сайт dzen.ru «Про Гидравлику и Электрику». 04.05.2025 г
- Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей. М., «Энергия», 1975