Взаимодействие грудной клетки и легких

Приемников.

Расчет трехфазной цепи переменного тока с параллельным соединением

К трехфазному силовому трансформатору ко вторичной четырех проводной цепи с линейным напряжением 380 В подключены две группы приемников: однофазных (несимметричных) и трехфазных (двигательных, симметричных) см. таблицу при условии что КПД и соsφ двигателя соответственно равны: 85% и 0,8. При решении задачи необходимо выполнить следующее:

1. Составить схему по заданному индивидуальному варианту (табл. 1).

2. Определить мощности нагрузок, подключенных к каждой из фаз.

3. Определить фазные токи в каждой группе потребителей (приемников).

-18-

4. Вычислить мощность в трехфазной цепи: полную S, активную Р, реактивную Q и коэффициент мощности цепи соsφ.

5. Составить диаграммы токов и напряжений для группы однофазных приемников и графически определить ток в нейтральном проводе вторичной цепи силового трансформатора.

Методическое указание по решению задачи №3

1. Составим схему электрической цепи для заданного варианта.

Рисунок 2.1 - Схема подключения двух групп потребителей к силовому трансформатору.

2. Определяем мощность нагрузок, подключенной к каждой из фаз первой (ламповой) группы потребителей:

P_ФАЛ = η_A Р_Л ; P_ФВЛ = η_В Р_Л ; P_ФСЛ = η_С Р_Л ;

3. Определяем фазные токи первой (ламповой) группы потребителей:

I_ФАЛ = P_ФАЛ / U_Ф А; I_ФВЛ = P_ФВЛ / U_Ф А; I_ФСЛ = P_ФСЛ / U_Ф А

4. Определяем фазные токи второй (двигательной, симметричной) группы потребителей, исходя из формулы вычисления полной активной мощности двигателя:

P = 3 I_ФД * U_ФД * соsφ * η кВт;

Откуда активный ток, потребляемый одной фазой двигателя будет равен:

А

-19-

Следовательно, полный ток потребляемой одной фазы двигателя из сети будет равен:

I_ФД = I_ФДA / соsφ А

Активная мощность потребляемая одной фазой двигателя будет равна:

P_ФД = Р / 3 кВт;

5. Определяем полные линейные активные токи в трёхфазной неразветвленной части цепи для каждой фазы:

I_ia = I_флi +I _фдаi А, где

I_ФЛi - фазные токи ламповой группы;

I_ФДAi – активные токи двигательной группы

6. Вычисляем угол сдвига фаз между током и напряжением ответвительной цепи двигателя по соsφ двигателя:

φ = arсcos 0,8 = 36⁰86′

Откуда sin φ36⁰86′ = 0.6

7. Определяем реактивную составляющую линейного тока трёхфазной цепи (в данном случае она равна реактивной составляющей тока в мощности двигателя):

I_лрi = I_фд * sin φ A

8. Находим полные линейные токи в фазах неразветвленной части трёхфазной цепи, для чего необходимо сложить активные и реактивные токи обоих групп потребителей:

а) полный реактивный ток одной фазы в неразветвленной части трёхфазной цепи будет равна:

I_iр = I_лрi + I_рлi = I_лрi + 0 А

т.к. I_PЛi = 0 этот ток в активной нагрузке отсутствует.

В нашем случае активные токи необходимо определить для каждой фазы (А, В и С), т.к активные нагрузки в каждой фазе в ламповой группе будут различные (см. схему рис. 2.1. и таблицу 1)

I_Аа = I_ФлА+ I _фдаА; А;

-20-

I_Ва = I_ФлВ+ I _фдаВ; А;

I_Са = I_ФлС+ I _фдаС; А.

9. Определяем полный линейный ток по формуле:

А

А;

А;

А

10. Вычисляем мощности в трехфазной цепи для каждой фазы.

10.1 Полную мощность:

S = S_фА + S_фВ + S_фС ВА;

(Каждая из составляющих мощностей вычисляется по правилам прямоугольного треугольника)

10.2 Активную мощность для каждой фазы вычислим по формуле:

P_фi = I_ia * U_ф кВт

10.3 Реактивная мощность в трехфазной цепи можно вычислить упрощенно т.к. эта мощность симметрична и может быть определена по формуле:

Q_p = I_лфi * U_л * sin φ кВАp

11. Далее строится векторная диаграмма напряжений и токов в масштабе для несимметричной группы приемников (ламп); далее складываются геометрично фазовые токи (здесь они только активные) и определяется ток в нейтральном проводе.

11.1 Выбираем масштабы для напряжений и токов; например, для напряжений М_u-1:4 В/мм и для токов М_i-1:1 А/мм;

11.2 Пусть в результате расчетов будут получены фазовые активные токи для несимметричной ламповой группы, равные

-21-

I_лаА =56 А;

I_лаВ =78 А;

I_лаС =90 А;

Тогда, учитывая, что активные токи совпадают по фазе с фазовыми напряжениями вертикальная диаграмма будет иметь вид (при условии, что U_л= 380 В; и U_ф= 220В), см. рис. 3.2

Определим величину тока в нейтральном проводе

I_N = ℓ * M = 16 *1/1 = 16 А

I_N = 1,5 А

а

U_a

U_ca U_ab

I_фА

N I_фC

I_фС I_N I_фВ

U_c U_b

с b

U_bc

Рисунок 3.2 – Векторная диаграмма напряжения и токов для несимметричной группы нагрузки (ламп).

-22-

Список литературы:

1.К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин, Теоретические основы электротехники, в 3-х томах. – СПб.: Питер, 2009 г.

2.С.М. Аполлонский. Теоретические основы электротехники. - С-Пб.: ЛАНЬ, 2012 (ЭБС)

3.Ю.А. Бычков и др. Теоретические основы электротехники. – СПб.: Питер, 2009

4.Н.В. Белов, Ю.С. Волков. Электротехника и основы электроники. - С-Пб.: ЛАНЬ, 2012 (ЭБС)

5.А.Н. Горбунов и др. Теоретические основы электротехники. – М.: ТРИАДА, 2003

6.Г.И.Атабеков. Теоретические основы электротехники. Нелинейные электрические цепи. Электромагнитное поле. - С-Пб.: ЛАНЬ, 2010 (ЭБС)

7.Л.А. Бессонов. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи.- 10-е изд. - М.: Гардарики, 2002

8.А.В. Горбунов и др. ТОЭ. 1990г.

9.В.В. Яцкевич «Электротехника». 1981г.

10.В.А. Прянишников и др. «Электротехника и ТОЭ в примерах и задачах» 2001г.

Грудная клетка и легкие разделены плевральной полость ю, которая представляет собой герметичную щель, содержащую небольшое количество жидкости (5 мл). Объем грудной клетки больше, чем объем легких. Поэтому легкие все время растянуты. Степень растяжения легких определяется транспульмональным давлением /разница между давлением в легких (альвеолах) и плевральной полости. В области диафрагмы это давление обозначается как трансдиафрагмальное.

При этом в легких постоянно действует сила, стягивающая их, которая получила название " эластической тяги легких ". Она зависит не только от эластичности легких, но, в значительной степени, и от силы поверхностного натяжения слизи, покрывающей альвеолы. Жидкость покрывает огромную поверхность альвеол и тем самым стягивает их. Однако сила поверхностного натяжения альвеолуменьшается за счет вырабатываемого в легких вещества сурфактанта. Благодаря этому легкие становятся более растяжимыми.

Эластичная тяга легких создает отрицательное давление в плевральной полости. При выдохе оно равно - 6 мм рт.ст. На вдохе при растяжении грудной клетки давление в плевральной полости становится еще более отрицательным - 10 мм рс.ст.

Понятие о пневмотораксе. Попадание воздуха в плевральную полость извне /открытый пневмоторакс /или из полости легких/закрытый пневмоторакс/ уравновешивает давление в плевральной полости с атмосферным и легкое за счет эластической тяги спадается. У человека в связи с особенностями грудной полости происходит спадание одного легкого.

Легкие - максимально приспособлены для газообмена. Наличие газообмена между легкими и кровью постоянно требует обновления воздуха в легких /альвеолярного воздуха/, т.к. газовый состав воздуха будет постоянно изменяться в сторону снижения концентрации О₂ и накопления СО₂.

Вентиляция легких, т.е. обмен газов между внешней средой и альвеолярным воздухом обеспечивается за счет вдоха /инспирация/ и выдоха /экспирация/, которые характеризуются глубиной вдоха и выдоха и частотой дыхания.

Выделяют два вида дыхательных движений - спокойный вдох и выдох и форсированный вдох и выдох. Для нормального газообмена в атмосфере с обычным газовым составом здоровому взрослому человеку в спокойном состоянии необходимо 14-18 дыхательных движений в минуту, при длительности вдоха 2 с., объемной скорости вдоха 250 мл/с.