Первый проект в Eplan Electric P8

Eplan Electric P8. Автоматическая вставка подписей в штамп чертежа

На чертежах, оформленных по ГОСТу, в правом нижнем углу помещается основная надпись чертежа, или “штамп”, как его ещё называют. В основной надписи записываются необходимые сведения такие как: обозначение чертежа, наименование чертежа, информация о предприятии, разработавшем чертёж, вес изделия, масштаб отображаемой детали, стадию разработки, номер листа, дату выпуска чертежа, а так же информацию о лицах ответственных за данный документ. Чертёж без основной надписи не рассматривается как стандартный элемент документации и не может быть передан в производство.

В штампе также предусмотрены места для подписей в соответствии с должностными обязанностями. Все экземпляры разрабатываемой технической документации должны быть оформлены подлинными подписями лиц, выполнивших, проверивших её и ответственных за её выпуск. Однако, если мы говорим о документах в электронном формате, то применение копии подписей разработчиков и ответственных лиц считается допустимым.

Теперь же давайте разберёмся как заставить Eplan автоматически подставлять подпись разработчика в соответствующую графу в зависимости от его фамилии. Это может сэкономить немало времени при подписании целого пакета документов.

Первым делом составим изменяемый список фамилий, подписи которых мы будем использовать в штампе. Для этого на вкладке “Свойства проекта” добавим свойство блока “Текст замены” . Мы можем создать до 10 различных списков замен.

Теперь отредактируем этот список, занеся в столбец “Исходный текст” фамилии, а ячейкам в столбце “Текст вывода” присвоим имена, которые будем использовать для связки текста и графики. (Для примера я обозначил их как Surname 01, Surname 02 и так далее).

Следующим шагом создаем новую библиотеку символов, в которой будут храниться подписи. В ней создаем символы, которые и будут содержать графику. Имена для символов лучше не привязывать к конкретным фамилиям – это позволит в будущем редактировать список подписей, если возникнет такая необходимость.

В ГОСТовском штампе место для подписи ограничено размерами 15х5мм. В этом окошке и следует разместить подпись. Рамке для подписи можно задать свойство “невидимый”, тогда она не будет мешать при выводе символа на печать. Саму подпись можно нарисовать прямо в Eplan, а можно экспортировать графику из AutoCad. Лучше всего размещать подписи в специально созданном для этого слое – это позволит в будущем менять настройки графики (например, цвет и толщину линий) сразу для всего набора подписей.

Мы в своём шаблоне проекта используем свойства проекта для заполнения титульного листа, паспорта изделия, и в том числе, штампов на чертеже. Для подписей мы выделили дополнительные поля “Разработал” , “Проверил” , “Техн.контроль” и “Утвердил” через “Параметры → Настройки → Проекты → Имя проекта → Управление → Дополнительные поля → Проект (вкладка)”. В Вашем шаблоне проекта Вы можете использовать другие свойства (например, “Автор: имя 1” , “Автор: имя 2” , “Автор: имя 3” ) .

После того, как они заданы, мы в свойствах проекта можем указать фамилии из нашего списка.

Дополнительно нам понадобится организовать блочные свойства для этих полей. Для этого будем использовать “Свойство блока: Формат (страница) [12]” , “Свойство блока: Формат (страница) [13]” , “Свойство блока: Формат (страница) [14]” и “Свойство блока: Формат (страница) [15]” . Разумеется, Вы можете использовать блочные свойства и с другой нумерацией – это будет зависеть от того, как организован Ваш проект.

Есть небольшая хитрость: после того, как мы выбрав элемент формата “Проект (Пользователь, доп.поле 12)” его необходимо отредактировать.

Меняем в свойстве “Текст замены” значение на “Использовать таблицу 1”. Этим самым мы создаём ссылку на “Свойство блока: Текст замены [1]” , в котором определяли список используемых фамилий.

Аналогичным образом редактируем “Свойство блока: Формат (страница) [13]” , “Свойство блока: Формат (страница) [14]” и “Свойство блока: Формат (страница) [15]” .

Читайте также:
Свайные допуски: допустимые отклонения свай по оси

Далее открываем рамку со штампом для редактирования “Сервисные программы → Основные данные → Рамка → Открыть”. В поля для фамилий через команду “Вставить → Спец.текст → Свойства проекта” добавляем соответствующие свойства проекта в штамп.

Аналогично в графу для подписей через команду “Вставить → Спец.текст → Свойства рамки” добавим “Присвоение свойства/значения графике [1]” , “Присвоение свойства/значения графике [2]” , “Присвоение свойства/значения графике [3]” и “Присвоение свойства/значения графике [4]” .

Пока всё просто. Теперь для того, чтобы эти элементы работали и добавляли в штамп подписи нам нужно в свойства рамки добавить их и задать им формат. Добавляем “Присвоение свойства/значения графике [1]” , “Присвоение свойства/значения графике [2]” , “Присвоение свойства/значения графике [3]” и “Присвоение свойства/значения графике [4]” .

Следующим шагом нам необходимо задать присвоение свойства/значения графике. В поле “Имя символа” выбираем первый символ, содержащий подпись (в нашем случае это “Signature 01”). В поле “Категория/свойство” выбираем первое доступное значение – например, “Автор” .

Аналогичным образом добавляем строки присвоения, меняя только “Имя символа” в каждой строке. В поле “Значение” вносим список из текста замены – Surname 01, Surname 02 и так далее.

Закрываем окно присвоения свойств. Теперь нам нужно отредактировать вручную значение свойства “Присвоение свойства/значения графике [1]” .

Значение свойства “Присвоение свойства/значения графике [1]” имеет следующий вид:

11020;0;Surname 01;signature;1;0|11020;0;Surname 02;signature;0;0|11020;0;Surname 03;signature;2;0|11020;0;Surname 04;signature;3;0|11020;0;Surname 05;signature;4;0|11020;0;Surname 06;signature;5;0|11020;0;Surname 07;signature;6;0|11020;0;Surname 08;signature;7;0|11020;0;Surname 09;signature;8;0|11020;0;Surname 10;signature;9;0

Вместо значений следует прописать ссылку на блочное свойство :

11090;12;Surname 01;signature;1;0|11090;12;Surname 02;signature;0;0|11090;12;Surname 03;signature;2;0|11090;12;Surname 04;signature;3;0|11090;12;Surname 05;signature;4;0|11090;12;Surname 06;signature;5;0|11090;12;Surname 07;signature;6;0|11090;12;Surname 08;signature;7;0|11090;12;Surname 09;signature;8;0|11090;12;Surname 10;signature;9;0

Аналогично меняем в значениях свойств “Присвоение свойства/значения графике [2]” , “Присвоение свойства/значения графике [3]” и “Присвоение свойства/значения графике [4]” свойства на , и в соответствующих строках.

Теперь нам осталось закрыть окно редактора рамки и обновить данные проекта.

И вот результат – мы получили рамку с активным окном подписей разработчиков.

И на будущее: в случае когда будет необходимо изменить список фамилий, мы можем внести коррективы только в свойства проекта (или шаблона проекта) и в символьную базу подписей. При этом нам не придётся редактировать сами рамки.

Разумеется, число разработчиков может быть разным – и пять, и десять, и двадцать пять, и сто (я проверил – список замены даже сотней не ограничивается). Кроме того можно использовать разные списки замены для разных групп подписантов (всего доступно 10 списков). А кроме того, можно задать и разные списки для разных разделов проекта (например, для гидравликов, механиков и электриков), но в таком случае придётся создавать также отдельные рамки для разных отделов. В общем, некий простор для творчества присутствует.

Пользуйтесь – буду рад, если кому-нибудь эта наработка пригодится.

Удачи Вам и успехов!

UPD: Добавил видео-пример по настройке данной функции.

Статьи о работе в Eplan Electric P8 — Asutpp

1. Отчет размещения отверстий

Из моментов, хотелось бы выделить, лучше использовать «инкрементальное указание размеров» ибо мелочь, а время экономит. То есть, рулетку растянул и отмечаешь карандашиком точно, как на чертеже указано. А с обычными размерами (расстояние между кнопками), приходится голову задействовать (приплюсовывать), что тоже отнимает драгоценное время.

Поддержка макросов в Eplan Electric P8

EPLAN имеет мощнейший механизм для работы с макросами. Макрос может содержать в себе графический элемент, отдельный символ, часть схемы и даже целиком страницу проекта. Возможно создание многовариантных макросов с так называемыми “заполнителями”, которые будут содержать в себе технические характеристики и типы устройств.

Читайте также:
Проекты деревянных домов с мансардой

При вставке такого макроса в Electric P8 Вы выбираете тот вариант, который вам подходит. Количество макросов, используемых в программе, не ограничено. Для создания макроса нужно лишь выделить ту часть схемы или символ, которые вы хотите использовать в дальнейших проектах, и сохранить его. Вставка макроса происходит через диалоговое окно с предварительным просмотром, поэтому пользователю не надо мучительно вспоминать имя сохраненного макроса и требуемый его вариант. Причем, после того как он вставлен в схему, его можно редактировать и изменять как угодно.

2. Отчет Монтажная панель

Из ошибок, опять же, нужно использовать «инкрементальные размеры», а также указывать расстояние между аппаратами на рейке. Ибо при монтаже «на глаз» возникли некоторые неудобства. Как видите, сразу это учтено не было и отчет практически пустой).

Автоматическое исправление ошибок

Людям свойственно ошибаться, и инженер-проектировщик не составляет исключение в этом вопросе. Программа Eplan Electric P8 предлагает инструмент, который позволяет выявить ошибки и опечатки, возникающие при проектировании, уже на начальном этапе выполнения проектных работ. Этот инструмент называется “контрольный прогон”.

Параметры могут быть заданы самые различные: это могут быть неподключенные контакты, точки разрыва без обратного адреса, и даже короткое замыкание!

Имеется возможность определить статус ошибки –“критическая”, “не критическая”, “предупреждение”. Возможные методы исправления подробно описаны в справочной системе программы, которая является интерактивной, то есть при нажатии клавиши F1 автоматически открывается нужный раздел справки. После устранения ошибки и повторного проведения проверки она исчезает из таблицы.

Каждая компания, как известно, уникальна, и в разных организациях используются различные способы и методы выполнения проектной документации. Платформа EPLAN позволяет реализовать, на мой взгляд, три основных подхода к создания проектной документации:

  • Создание проекта на основе условных графических обозначений (наиболее распространенный способ). Сначала инженер разрабатывает схемы, а затем присваивает ОУ конкретные элементы из базы данных.
  • Создание проекта на основе изделий из базы данных. Проектировщик размещает элементы непосредственно из базы данных изделий на схему и выполняет их подключение.
  • Создание проекта на основе предопределенной спецификации. Если перечень изделий, которые должны быть использованы в проекте, изначально определен, то проектировщик производит размещение этих изделий на схему непосредственно из спецификации. При этом программа производит учет размещенных изделий и выдает сообщение, если лимит исчерпан или все изделия, указанные в спецификации, уже размещены.

3. Отчет таблица соединений

Это вид, который вкладывается в документацию. Для монтажников шрифт был увеличен для удобства чтения.

  • Ссылка источник/цель — при возникновении каких-либо вопросов, монтажник с легкостью найдет соединение на схеме.
  • Сечение, цвет, длина — тут, надеюсь, все понятно.
  • Обозначение источника/цели — тут, для проектировщика, важно понимать, каким образом Eplan вычисляет где источник, а где цель. У меня, поначалу, из-за бездумного использования тройников, выходило так, что вместо раздачи массы от лампы к лампе на двери, шло 8 проводов от одной клеммы). Также сюда важно заносить не только обозначение аппарата, но и клеммник вместе с обозначением вывода.
  • Направление вывода — как по мне, важная составляющая отчета (подробнее ниже). Собственно, из названия ясно, что это направление вывода проводника из устройства.
  • Трасса маршрутизации — показывает, по каким кабельным каналам проходит проводник по пути от источника к цели. В данном проекте это не было сильно востребовано из-за небольших размеров шкафа (трасса маршрутизации угадывалась на глаз).

Возможность создавать свои символы в Eplan Electric

Если вы работаете с Eplan Electric, то для вас не может быть ситуации, когда основные данные отсутствуют. Вы не нашли подходящий для вас символ в библиотеке? Нет проблем, вы нарисуете его во встроенном графическом редакторе, определите функцию и свойства. Или при желании создадите свою библиотеку символов и будете ее наполнять по мере необходимости.

Читайте также:
Особенности проектирования ванных комнат в коттедже

Рамка для чертежа не соответствует стандартам, принятым на вашем предприятии? Создаете новую или редактируете существующую во встроенном графическом редакторе и размещаете свойства, которые требуется отображать в основной надписи. Форма спецификации отличается от той, которую вы используете? Поступаете с ней так же, как и с рамкой, то есть просто редактируете ее или создаете свою.

Если на вашем предприятии уже есть наработки, выполненные, например, в программе AutoCad, вы можете их использовать. Платформа Eplan Electric поддерживает функцию импорта-экспорта файлов формата DXF/DWG. Никакие данные при этом не теряются.

Программа EPLAN Electric P8 позволяет осуществлять операции импорта-экспорта с различными программными продуктами. Причем речь идет как об отдельных страницах проекта, так и о проекте в целом. Возможен экспорт в формат PDF, и файл будет интеллектуальным. Все точки разрыва и точки перехода между страницами сохраняются, также сохраняется и само дерево страниц.

Законы Кирхгофа – формулы и примеры использования

Законы Кирхгофа устанавливают соотношения между токами и напряжениями в разветвленных электрических цепях произвольного типа. Законы Кирхгофа имеют особое значение в электротехнике из-за своей универсальности, так как пригодны для решения любых электротехнических задач. Законы Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных цепей при постоянных и переменных напряжениях и токах.

Первый закон Кирхгофа вытекает из закона сохранения заряда. Он состоит в том, что алгебраическая сумма токов, сходящихся в любом узле, равна нулю.

где – число токов, сходящихся в данном узле. Например, для узла электрической цепи (рис. 1) уравнение по первому закону Кирхгофа можно записать в виде I1 – I2 + I3 – I4 + I5 = 0

В этом уравнении токи, направленные к узлу, приняты положительными.

Физически первый закон Кирхгофа – это закон непрерывности электрического тока.

Второй закон Кирхгофа: алгебраическая сумма падений напряжений на отдельных участках замкнутого контура, произвольно выделенного в сложной разветвленной цепи, равна алгебраической сумме ЭДС в этом контуре

где k – число источников ЭДС; m – число ветвей в замкнутом контуре; Ii , Ri – ток и сопротивление i -й ветви.

Так, для замкнутого контура схемы (рис. 2 ) Е1 – Е2 + Е3 = I1R1 – I2R2 + I3R3 – I4R4

Замечание о знаках полученного уравнения:

1) ЭДС положительна, если ее направление совпадает с направлением произвольно выбранного обхода контура;

2) падение напряжения на резисторе положительно, если направление тока в нем совпадает с направлением обхода.

Физически второй закон Кирхгофа характеризует равновесие напряжений в любом контуре цепи.

Расчет разветвленной электрической цепи с помощью законов Кирхгофа

Метод законов Кирхгофа заключается в решении системы уравнений, составленных по первому и второму законам Кирхгофа.

Метод заключается в составлении уравнений по первому и второму законам Кирхгофа для узлов и контуров электрической цепи и решении этих уравнений с целью определения неизвестных токов в ветвях и по ним – напряжений. Поэтому число неизвестных равно числу ветвей b , следовательно, столько же независимых уравнений необходимо составить по первому и второму законам Кирхгофа.

Число уравнений, которые можно составить на основании первого закона, равно числу узлов цепи, причем только ( y – 1) уравнений являются независимыми друг от друга.

Независимость уравнений обеспечивается выбором узлов. Узлы обычно выбирают так, чтобы каждый последующий узел отличался от смежных узлов хотя бы одной ветвью. Остальные уравнения составляются по второму закону Кирхгофа для независимых контуров, т.е. число уравнений b – (y – 1) = b – y +1 .

Читайте также:
Обустройство дизайна кухни 4 кв. м

Контур называется независимым, если он содержит хотя бы одну ветвь, не входящую в другие контуры.

Составим систему уравнений Кирхгофа для электрической цепи (рис. 3 ). Схема содержит четыре узла и шесть ветвей.

Поэтому по первому закону Кирхгофа составим y – 1 = 4 – 1 = 3 уравнения, а по второму b – y + 1 = 6 – 4 + 1 = 3 , также три уравнения.

Произвольно выберем положительные направления токов во всех ветвях (рис. 4 ). Направление обхода контуров выбираем по часовой стрелке.

Составляем необходимое число уравнений по первому и второму законам Кирхгофа

Полученная система уравнений решается относительно токов. Если при расчете ток в ветви получился с минусом, то его направление противоположно принятому направлению.
Потенциальная диаграмма – это графическое изображение второго закона Кирхгофа, которая применяется для проверки правильности расчетов в линейных резистивных цепях. Потенциальная диаграмма строится для контура без источников тока, причем потенциалы точек начала и конца диаграммы должны получиться одинаковыми.

Рассмотрим контур abcda схемы, изображенной на рис. 4. В ветке ab между резистором R1 и ЭДС E1 обозначим дополнительную точку k.

Рис. 4. Контур для построения потенциальной диаграммы

Потенциал любого узла принимаем равным нулю (например, ?а= 0), выбираем обход контура и определяем потенциалы точек контура: ?а = 0, ?к = ?а – I1R1 , ? b = ? к + Е1, ?с = ? b – I2R2 , ? d = ?c – Е2, ? a = ?d + I3R3 = 0

При построении потенциальной диаграммы необходимо учитывать, что сопротивление ЭДС равно нулю (рис. 5 ).

Рис. 5. Потенциальная диаграмма

Законы Кирхгофа в комплексной форме

Для цепей синусоидального тока законы Кирхгофа формулируются так же, как и для цепей постоянного тока, но только для комплексных значений токов и напряжений.

Первый закон Кирхгофа : «алгебраическая сумма комплексов тока в узле электрической цепи равна нулю»

Второй закон Кирхгофа : «в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма комплексных ЭДС равна алгебраической сумме комплексных напряжений на всех пассивных элементах этого контура».

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Законы Кирхгофа простыми словами

Для расчета разных параметров электрического тока часто используют закон Ома. Однако такой закон не всегда удобно использовать, особенно в сложных электрических схемах. На смену ему или в дополнение могут прийти другие, например, закон Кирхгофа. В чем заключается отличие, как правильно им пользоваться – все это рассмотрим ниже.

Формулировка правил

Сразу необходимо внести ясность. Хотя во многих технических текстах используется слово закон, на самом деле это правило. В чем различие? Закон основывается на фундаментальных истинах, фактах, правило несет более абстрактное понимание. Чтобы это лучше понять рассмотрим основы этого метода.

Из-за сложности вычислений его лучше использовать там, где схема имеет узлы и контуры. Узлом называется место соединения более двух цепей. Это как если взять три и более обычных нитки и связать их вместе. Контуром называется замкнутая цепь, включающая в себя три и более таких узла.

Отдельная ветвь может содержать сколько угодно резисторов, под которыми подразумеваются нагрузки с активным сопротивлением. Все они объединяются в один общий резистор, так как это упрощает решение задачи. Также в цепи может быть один или несколько источников питания, которые также объединяются в один элемент, либо их может и не быть. Тогда цепь будет состоять только из сопротивления.

Контур всегда начинается и заканчивается одним и тем же узлом. Поскольку узлы обозначаются латинскими или русскими буквами, то в уравнении будет на одну букву больше, чем самих соединений. Например, участок состоит из узлов A, B, C, D. Тогда обозначение этой петли будет следующим: A, B, C, D, A. На самом деле, начинать отсчет можно с любой буквы петли, например, C, D, A, B, C, просто в первом варианте легче будет не запутаться.

Читайте также:
Основные серии дверной продукции компании профиль дорс

Определения

Как уже было сказано ветвь – это отрезок электрической цепи, в которой направление движения заряда происходит в одну сторону. Сходящиеся в узле ветви имеют разное направление токов. Контур может состоять из нескольких внутренних контуров, ветви и узлы которых также относятся к этому контуру. Сам закон Кирхгофа по существу содержит два правила, относящиеся к узлу и контуру. Самым главным и сложным является составление уравнений, учитывающих все составляющие этой формулы.

Первый закон

Первое правило говорит о сохранении заряда. Согласно ему, в узле напряжение должно быть равно нулю. Это возможно только в том случае, если все входящие токи в эту точку заходят через одни ветви, а выходят через другие. Соотношение входящих и выходящих токов может быть разным, но суммарная составляющая положительных и отрицательных потенциалов всегда одинакова.

Предположим, в узел входят токи по трем ветвям, а выходят по двум. Суммарная величина входящих токов будет точно равняться суммарной величине выходящих. Если отобразить это математически, то сумма положительных векторов I1, I2 и I3 будет равняться сумме отрицательных векторов I4 и I5.

Второй закон

Это правило связано с сохранением энергии в контуре. Другими словами, энергия источников э. д. с, входящих в контур или рассматриваемый участок, равна падению напряжения на сопротивлениях этого участка. Если выбранный участок не имеет источников питания, то суммарное падение напряжения на всех нагрузках будет равно нулю. Прежде чем переходить к расчетам, следует ознакомиться еще с некоторыми моментами.

Особенности составления уравнений для расчёта токов и напряжений

В первую очередь выбирается участок, который необходимо исследовать. Затем на каждой ветке произвольно устанавливается стрелка показывающая направление движения тока. Это нужно для того, чтобы потом не ошибиться. При расчете неточность направления будет исправлена. Каждую стрелку обозначают буквой I с индексом. Удобнее будет рассматривать участок, если стрелки находятся в непосредственной близости от точки соединения цепей. Источники питания и резисторы тоже обозначают, а у общего резистора добавляют сопротивление.

Внутри участка также произвольно показывают направление обхода, ориентируясь на возможные потенциалы. Оно необходимо для сравнения направления движения тока. Это сравнение покажет, какой знак должен стоять у числа. Если оба направления совпадают, ставят знак + и знак – если направления противоположны.

Число поставленных задач должно соответствовать количеству выбранных неизвестных. Допустим, имеется три цепи и необходимо вычислить их токи, значит, составленных формул также должно быть три. Получается, что в новом уравнении должен быть хотя бы один новый элемент, которого нет в предыдущих задачах.

Значение для электротехники

Правила Кирхгофа являются дополнением к другим законам. Основная сложность состоит в нахождении участков, поскольку их границы не всегда легко обнаружить. После ограничения нужной области необходимо выделить все неизвестные. Составление задач уже относительно легкое дело. Решаются они как обычные уравнения.

Поэтому, несмотря на первые трудности, эти правила все же легче составить и решить, чем использовать, допустим, закон Ома. Поэтому они широко используются в электротехнике. Чтобы понять, как на практике применить описанный способ, рассмотрим один пример.

Значение в математике

Имеется контур, состоящий из четырех цепей. В первой содержится источник питания ε1 с внутренним сопротивлением источника r1, во второй какая-то нагрузка R1. Третья имеет источник питания и нагрузку. Четвертая состоит из нагрузки. Точки B и F являются узлами. Стрелки возле них показывают предположительное направление тока. Стрелка внутри участка показывает направление обхода. Необходимо найти ток в цепях: AK, AB, BF, CD. По идее нужно составить четыре уравнения, но поскольку ε1 и R1 единственные на участке KAB, то их объединим в одну цепь. Выходит, нужно составить три уравнения.

Читайте также:
Обзор про межкомнатные двери на рельсах и роликах

Первое берется из первого правила: I1 + I2 + I3 = 0. Поскольку I1, I2 втекают в узел B, они имеют положительный знак, а I3 вытекает из него, то имеет отрицательный знак. Подставляем в уравнение и получаем I1 + I2 – I3 = 0, или в таком виде I1 + I2 = I3. Второе и третье уравнение берем из второго правила. Для этого используем контур BCDFB и преобразуем формулировку в математическое решение: ε2 = I2 × R2 + I3 × R3. Для участка ACDKA получаем соответственно ε1 = I1 × R1 + I3 × R3. Для наглядности вынесем их отдельно.

Получилось три задачи. Определимся с номиналами. Первый источник питания равен 6 В, второй – 12 В. Хотя так поступать нельзя, потому что параллельные источники питания должны быть одинаковыми, но нам это пригодится для получения важного урока. Первое сопротивление равно 2 Ом, второе – 4 Ом, третье – 8 Ом.

Осталось вставить данные в уравнения и получаем: для второго номера 6 = 2I1 + 8I3, для третьего номера 12 = 4I2 + 8I3. Дальше избавляемся от общего неизвестного I3. Согласно первому пункту, он равен I1 + I2. Подставляем вместо него эту сумму и получаем: 6 = 2I1 + 8(I1 + I2), 12 = 4I2 + 8(I1 + I2). Раскрываем скобки и складываем одинаковые неизвестные: 6 = 10I1 + 8I2; 12 = 12I2 + 8I1. Чтобы найти I1, нужно избавиться от I2. Для этого первое уравнение умножаем на 12, а второе на 8 и получаем: 72 = 120I1 + 96I2; 96 = 96I2 + 64I1. От первого отнимаем второе и записываем остаток -24 = 56I1, или I1 = -24/56 = -6/14 А. Почему ток отрицательный?

Потому что источники питания разные. На втором источнике напряжение выше, чем на первом, поэтому ток идет в обратном направлении. Находим I2, для этого значение I1 вставляем в любое из последних уравнений: 96 = 96I2 – 64 24/56. Разделим левую и правую часть на 96 и получим: 1 = I2 – (64×24)/(96×56) или дробную часть переносим влево, меняя знак. I2 = 1(64×24)/(96×56), после всех сокращений получаем 1 4/14 А. Для нахождения I3 воспользуемся первым номером: I3 = I1 + I2. I3 = -24/56 + 1 4/14 = 1(4×56)/(14×56) – (24×14)/(56×14) = 1 224/784 -336/784 = 1008/784 -336/784 = 672/774 ≈ 0,87А. Получили I1 = -6/14 А, I2 = 1 4/14 А, I3 ≈ 0,87А.

Закон Кирхгофа в химии

Это правило применимо в химии. Оно говорит, что температура, возникающая при химической реакции, равна изменению теплоемкости, появляющееся при таком действии. Из приведенного выше примера видно, что правила Кирхгофа позволяют очень точно определять электрические величины в любой части схемы, какой бы сложной она ни была. Для расчетов необходимо лишь узнать напряжение и сопротивление на исследуемых цепях.

Правила (законы) Кирхгофа простыми словами

На практике часто встречаются задачи по расчётам параметров токов и напряжений в различных разветвлённых цепях. В качестве инструмента для расчётов используют правила Кирхгофа (в некоторой литературе их называют еще законами, хотя это не совсем корректно) – одни из фундаментальных правил, которые совместно с законами Ома позволяет определять параметры независимых контуров в самых сложных цепях.

Учёный Густав Киргхоф сформулировал два правила [1], для понимания которых введено понятие узла, ветви, контура. В нашей ситуации ветвью будем называть участок, по которому протекает один и тот же ток. Точки соединения ветвей образуют узлы. Ветви вместе с узлами образуют контуры – замкнутые пути, по которым течёт ток.

Первое правило Кирхгофа

Первое правило Густава Кирхгофа сформулировано исходя из закона сохранения заряда. Физик понимал, что заряд не может задерживаться в узле, а распределяется по ветвям контура, образующим это соединение.

Кирхгоф предположил, а впоследствии обосновал на основании экспериментов, что количество зарядов зашедших в узел такое же, как и количество тока вытекающего из него.

На рисунке 1 изображена простая схема, состоящая из контуров. Точками A, B, C, D обозначены узлы контура в центре схемы.

Читайте также:
Печь камин в интерьере

Рис. 1. Схема контура

Ток I1 входит в узел A, образованный ветвями контура. На схеме электрический заряд распределяется в двух направлениях – по ветвям AB и AD. Согласно правилу Кирхгофа, входящий ток равен сумме выходящих: I1 = I2 + I3.

На рисунке 2 представлен абстрактный узел, по ветвям которого течёт ток в разных направлениях. Если сложить векторы i1, i2, i3, i4 то, согласно первому правилу Кирхгофа, векторная сумма будет равняться 0: i1 + i2 + i3 + i4 = 0. Ветвей может быть сколько угодно много, но равенство всегда будет справедливым, с учётом направления векторов.

Рис. 2. Абстрактный узел

Запишем наши выводы в алгебраической форме, для общего случая:

Для использования этой формулы, требуется учитывать знаки. Для этого необходимо выбрать направление одного из векторов тока (не важно, какого) и обозначить его знаком «плюс». При этом знаки всех других величин определить, исходя от их направления, по отношению к выбранному вектору.

Чтобы избежать путаницы, ток, направленный в точку узла, принято считать положительным, а векторы, направленные от узла – отрицательными.

Изложим первое правило Кирхгофа, выраженное приведённой выше формулой: «Алгебраическая сумма сходящихся в определённом узле токов, равна нулю, если считать входящие токи положительными, а отходящими – отрицательными».

Первое правило дополняет второе правило, сформулированное Кирхгофом. Перейдём к его рассмотрению.

Второе правило Киргхофа

Из третьего уравнения Максвелла вытекает правило Кирхгофа для напряжений. Его ещё называют вторым законом.

Это правило гласит, что в замкнутом контуре, на резистивных элементах, алгебраическая сумма напряжений (включая внутренние), равна сумме ЭДС, присутствующих в этом же замкнутом контуре.

При этом токи и ЭДС, векторы которых совпадают с направлением (выбирается произвольно) обхода контура, считаются положительными, а встречные к обходу токи – отрицательными.

Рис. 4. Иллюстрация второго правила Кирхгофа

Формулы, которые изображены на рисунке применяются в частных случаях для вычисления параметров простых схем.

Формулировки уравнений общего характера:

, где где Lk и Ck – это индуктивности и ёмкости, соответственно.

Линейные уравнения справедливы как для линейных, так и для нелинейных линеаризованных цепей. Они применяются при любом характере временных изменений токов и напряжений, для разных источников ЭДС. При этом законы Кирхгофа справедливы и для магнитных цепей. Это позволяет выполнять вычисления для поиска соответствующие параметров.

Закон Кирхгофа для магнитной цепи

Применение независимых уравнений возможно и при расчётах магнитных цепей. Сформулированные выше правила Кирхгофа справедливы и для вычисления параметров магнитных потоков и намагничивающих сил.

Рис. 4. Магнитные контуры цепей

То есть, для магнитных потоков первое правило Кирхгофа можно выразить словами: «Алгебраическая сумма всевозможных магнитных потоков относительно узла магнитной цепи равняется нулю.

Сформулируем второе правило для намагничивающих сил F: «В замкнутом магнитном контуре алгебраическая сумма намагничивающих сил приравнивается к сумме магнитных напряжений». Данное утверждение выражается формулой: ∑F=∑U или ∑Iω = ∑НL, где ω – количество витков, H – напряжённость магнитного поля, символ L обозначает длину средней линии магнитопровода. ( Условно принимается, что каждая точка этой линии совпадает с линиями магнитной индукции).

Второе правило, применяемое для вычисления магнитных цепей, есть не что иное, как альтернативная форма представления закона полного тока.

Примечание: Составляя уравнения с использованием формул, вытекающих из правил Кирхгофа, надо прежде определиться с положительным направлением потоков, функционирующих в ветвях, сопоставив их с направлением обходов существующих контуров.

При совпадении векторов магнитного потока с направлениями обхода (на некоторых участках), падение напряжения на этих ветвях берём со знаком « + », а встречные ему – со знаком « – ».

Читайте также:
Напольные и встраиваемые в пол радиаторы отопления

Примеры расчета цепей

Рассмотрим ещё раз рисунок 3. На нём изображено 4 разнонаправленных вектора: i1, i2, i3, i4. Из них – два входящие ( i2, i3) и два исходящие из узла (i1, i4). Положительными будем считать те векторы, которые направлены в точку соединения ветвей, а остальные – отрицательными.

Тогда, по формуле Кирхгофа, составим уравнение и запишем его в следующем виде: – i1 + i2 + i3 – i4 = 0.

На практике такие узлы являются частью контуров, обходя которые можно составить ещё несколько линейных уравнений с этими же неизвестными. Количество уравнений всегда достаточно для решения задачи.

Рассмотрим алгоритм решения на примере рис. 5.

Рис. 5. Пример для расчёта

Схема содержит 3 ветви и два узла, которые образуют три пары по два независимых контура:

  1. 1 и 2.
  2. 1 и 3.
  3. 2 и 3.

Запишем независимое уравнение, выполняющееся, например, в точке а. Из первого правила Кирхгофа вытекает: I1 + I2 – I3 = 0.

Воспользуемся вторым правилом Кирхгофа. Для составления уравнений можно выбрать любой из контуров, но нам необходимы контуры с узлом а, так как для него мы уже составили уравнение. Это будут контуры 1 и 2.

Пишем уравнения:

Решаем систему уравнений:

Так как значения R и E известны (см. рисунок 5), мы придём к системе уравнений:

Решая эту систему, получим:

  1. I1 = 1,36 (значения в миллиамперах).
  2. I2 = 2,19 мА.;
  3. I3 = 3,55 мА.

Потенциал узла а равен: Ua = I3*R3 = 3,55 × 3 = 10,65 В. Чтобы убедиться в верности наших расчётов, проверим выполнение второго правила по отношению к контуру 3:

E1 – E2 + I1R1+ I2R2 = 12 – 15 + 1,36 – 4,38 = – 0,02 ≈ 0 (с учётом погрешностей, связанных с округлениями чисел при вычислениях).

Если проверка выполнения второго правила успешно завершена, то расчёты сделаны правильно, а полученные данные являются достоверными.

Применяя правила (законы) Кирхгофа можно вычислять параметры электрической энергии для магнитных цепей.

1. Теория: Законы Кирхгофа

В сложных электрических цепях, то есть где имеется несколько разнообразных ответвлений и несколько источников ЭДС имеет место и сложное распределение токов. Однако при известных величинах всех ЭДС и сопротивлений резистивных элементов в цепи мы можем вычистить значения этих токов и их направление в любом контуре цепи с помощью первого и второго закона Кирхгофа. Суть законов Кирхгофа я довольно кратко изложил в своем учебнике по электронике, на страницах сайта http://www.sxemotehnika.ru.

Пример сложной электрической цепи вы можете посмотреть на рисунке 1.

Рисунок 1. Сложная электрическая цепь.

Иногда законы Кирхгофа называют правилами Кирхгофа, особенно в старой литературе.

Итак, для начала напомню все-таки суть первого и второго закона Кирхгофа, а далее рассмотрим примеры расчета токов, напряжений в электрических цепях, с практическими примерами и ответами на вопросы, которые задавались мне в комментариях на сайте.

Первый закон Кирхгофа

Формулировка №1: Сумма всех токов, втекающих в узел, равна сумме всех токов, вытекающих из узла.

Формулировка №2: Алгебраическая сумма всех токов в узле равна нулю.

Поясню первый закон Кирхгофа на примере рисунка 2.

Рисунок 2. Узел электрической цепи.

Здесь ток I1 – ток, втекающий в узел , а токи I2 и I3 — токи, вытекающие из узла. Тогда применяя формулировку №1, можно записать:

Что бы подтвердить справедливость формулировки №2, перенесем токи I2 и I 3 в левую часть выражения (1), тем самым получим:

Знаки «минус» в выражении (2) и означают, что токи вытекают из узла.

Знаки для втекающих и вытекающих токов можно брать произвольно, однако в основном всегда втекающие токи берут со знаком «+», а вытекающие со знаком «-» (например как получилось в выражении (2)).

Можно посмотреть отдельный видеоурок по первому закону Кирхофа в разделе ВИДЕОУРОКИ.

Читайте также:
Секционные бетонные заборы: характеристики, цена, фото и видео

Второй закон Кирхгофа.

Формулировка: Алгебраическая сумма ЭДС, действующих в замкнутом контуре, равна алгебраической сумме падений напряжения на всех резистивных элементах в этом контуре.

Здесь термин «алгебраическая сумма» означает, что как величина ЭДС так и величина падения напряжения на элементах может быть как со знаком «+» так и со знаком «-». При этом определить знак можно по следующему алгоритму:

1. Выбираем направление обхода контура (два варианта либо по часовой, либо против).

2. Произвольно выбираем направление токов через элементы цепи.

3. Расставляем знаки для ЭДС и напряжений, падающих на элементах по правилам:

– ЭДС, создающие ток в контуре, направление которого совпадает с направление обхода контура записываются со знаком «+», в противном случае ЭДС записываются со знаком «-».

– напряжения, падающие на элементах цепи записываются со знаком «+», если ток, протекающий через эти элементы совпадает по направлению с обходом контура, в противном случае напряжения записываются со знаком «-».

Например, рассмотрим цепь, представленную на рисунке 3, и запишем выражение согласно второму закону Кирхгофа, обходя контур по часовой стрелке, и выбрав направление токов через резисторы, как показано на рисунке.

Рисунок 3. Электрическая цепь, для пояснения второго закона Кирхгофа.

Предлагаю посмотреть отдельный видеоурок по второму закону Кирхогфа (теория).

Расчеты электрических цепей с помощью законов Кирхгофа.

Теперь давайте рассмотрим вариант сложной цепи, и я вам расскажу, как на практике применять законы Кирхгофа.

Итак, на рисунке 4 имеется сложная цепь с двумя источниками ЭДС величиной E1=12 в и E2=5 в , с внутренним сопротивлением источников r1=r2=0,1 Ом, работающих на общую нагрузку R = 2 Ома. Как же будут распределены токи в этой цепи, и какие они имеют значения, нам предстоит выяснить.

Рисунок 4. Пример расчета сложной электрической цепи.

Теперь согласно первому закону Кирхгофа для узла А составляем такое выражение:

так как I1 и I 2 втекают в узел А , а ток I вытекает из него.

Используя второй закон Кирхгофа, запишем еще два выражения для внешнего контура и внутреннего левого контура, выбрав направление обхода по часовой стрелке.

Для внешнего контура:

Для внутреннего левого контура:

Итак, у нас получилась система их трех уравнений с тремя неизвестными:

Теперь подставим в эту систему известные нам величины напряжений и сопротивлений:

12 = 0,1I1 +2I.

Далее из первого и второго уравнения выразим ток I2

12 = 0,1I1 + 2I.

Следующим шагом приравняем первое и второе уравнение и получим систему из двух уравнений:

12 = 0,1I1 + 2I.

Выражаем из первого уравнения значение I

I = 2I1– 70;

И подставляем его значение во второе уравнение

Решаем полученное уравнение

12 = 0,1I1 + 4I1 – 140.

12 + 140= 4,1I1

Теперь в выражение I = 2I1– 70 подставим значение

I1=37,073 (А) и получим:

I = 2*37,073 – 70 = 4,146 А

Ну, а согласно первому закона Кирхгофа ток I2=I – I1

I2=4,146 – 37,073 = -32,927

Знак «минус» для тока I2 означает, то что мы не правильно выбрали направление тока, то есть в нашем случае ток I 2 вытекает из узла А .

Теперь полученные данные можно проверить на практике или смоделировать данную схему например в программе Multisim.

Скриншот моделирования схемы для проверки законов Кирхгофа вы можете посмотреть на рисунке 5.

Рисунок 5. Сравнение результатов расчета и моделирования работы цепи.

Для закрепления результатата предлагаю посмотреть подготовленное мной видео:

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Законы Кирхгофа простыми словами

Два закона Кирхгофа вместе с законом Ома составляют тройку законов, с помощью которых можно определить параметры электрической цепи любой сложности. Законы Кирхгофа мы будем проверять на примерах простейших электрических схем, собрать которые не составит никакого труда. Для этого понадобится несколько резисторов, пара источников питания, в качестве которых подойдут гальванические элементы (батарейки) и мультиметр.

Читайте также:
Основные серии дверной продукции компании профиль дорс

Первый закон Кирхгофа

Первый закон Кирхгофа говорит, что сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю. Существует и другая, аналогичная по смыслу формулировка: сумма значений токов, входящих в узел, равна сумме значений токов, выходящих из узла.

Давайте разберем сказанное более подробно. Узлом называют место соединения трех и более проводников.

Ток, который втекает в узел, обозначается стрелкой, направленной в сторону узла, а выходящий из узла ток – стрелкой, направленной в сторону от узла.

Согласно первому закону Кирхгофа

Условно присвоили знак «+» всем входящим токам, а «-» ‑ все выходящим. Хотя это не принципиально.

1 закон Кирхгофа согласуется с законом сохранения энергии, поскольку электрические заряды не могут накапливаться в узлах, поэтому, поступающие к узлу заряды покидают его.

Убедиться в справедливости 1-го закона Кирхгофа нам поможет простая схема, состоящая из источника питания, напряжением 3 В (две последовательно соединенные батарейки по 1,5 В), три резистора разного номинала: 1 кОм, 2 кОм, 3,2 кОм (можно применять резисторы любых других номиналов). Токи будем измерять мультиметром в местах, обозначенных амперметром.

Если сложить показания трех амперметров с учетом знаков, то, согласно первому закону Кирхгофа, мы должны получить ноль:

Или показания первого амперметра А1 будет равняться сумме показаний второго А2 и третьего А3 амперметров.

Второй закон Кирхгофа

Второй закон Кирхгофа воспринимается начинающими радиолюбителями гораздо сложнее, нежели первый. Однако сейчас вы убедитесь, что он достаточно прост и понятен, если объяснять его нормальными словами, а не заумными терминами.

Упрощенно 2 закон Кирхгофа говорит: сумма ЭДС в замкнутом контуре равна сумме падений напряжений

ΣE = ΣIR

Самый простой случай данного закона разберем на примере батарейки 1,5 В и одного резистора.

Поскольку резистор всего один и одна батарейка, то ЭДС батарейки 1,5 В будет равна падению напряжения на резисторе.

Если мы возьмем два резистора одинакового номинала и подключим к батарейке, то 1,5 В распределятся поровну на резисторах, то есть по 0,75 В.

Если возьмем три резистора снова одинакового номинала, например по 1 кОм, то падение напряжения на них будет по 0,5 В.

Формулой это будет записано следующим образом:

Рассмотрим условно более сложный пример. Добавим в последнюю схему еще один источник питания E2, напряжением 4,5 В.

Обратите внимание, что оба источника соединены последовательно и согласно, то есть плюс одной батарейки соединяется с минусом другой батарейки или наоборот. При таком способе соединения гальванических элементов их электродвижущие силы складываются: E1 + E2 = 1,5 + 4,5 = 6 В, а падение напряжения на каждом сопротивлении составляет по 2 В. Формулой это описывается так:

И последний отличительный вариант, который мы рассмотрим в данной статье, предполагает последовательное встречное соединение гальванических элементов. При таком соединении источников питания из большей ЭДС отнимается значение меньшей ЭДС. Следовательно к резисторам R1…R3 будет приложена разница E1 – E2, то есть 4,5 – 1,5 = 3 В, – по одному вольту на каждый резистор.

Второй закон Кирхгофа работает не зависимо от количества источников питания и нагрузок, а также независимо от места их расположения в контуре схемы. Полезно будет собрать рассмотренные схемы и выполнить соответствующие измерения с помощью мультиметра.

Законы Кирхгофа действуют как для постоянного, так и для переменного тока.

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: :???: :?: :!: