Анализ сложных цепей постоянного тока при помощи законов Кирхгофа и Ома. Баланс мощностей.
Электрические цепи постоянного тока и ее элементы. Внешняя характеристика идеального и реального источника ЭДС. Метод контурных токов для анализа сложных цепей постоянного тока.
Электрическая цепь - это совокупность устройств образующих замкнутые пути для похождения электрического тока. В цепях есть источники: Те источники, в которых идет преобразование не электрической энергии в электрическую, называются первичными. К ним относятся гальванические элементы аккумуляторы электрогенераторы фотоэлементы. Если же источник преобразует электрическую энергию, то он называется вторичным. К таким источникам можно отнести выпрямители трансформаторы стабилизаторы и преобразователи; потребители: В них идет обратный процесс преобразования энергии. То есть электрическая переходит в другие виды. В частности в тепловую, в нагревательных элементах или в электромагнитную в виде излучения. И все что осталось относиться к вспомогательным элементам цепи постоянного тока. То есть, то, что не является ни источником, ни потребителем энергии. Сюда можно отнести соединительные провода коммутационные разъёмы переключатели измерительные приборы.
Элементы цепей:
1. Резистор ( ) Параметр: сопротивление. Сопротивление учитывает свойства элементов в цепи, поглощает электрическую энергию и преобразовывает ее в другие виды, а именно: тепловую, световую, и т.д.
|
|
|
2. Конденсатор ( ). Параметр: емкость. Емкость учитывает свойство элемента цепи запасать энергию электрического поля.
3. Катушка индуктивности ( ). Параметр: индуктивность. Индуктивность учитывает свойство элемента цепи запасать энергию магнитного поля.
4. ЭДС ( ). Параметр учитывает основное свойство источника питания создавать и поддерживать разность потенциалов на отдельных участках цепи.
Большинство элементов цепи обладают несколькими параметрами.
Ветвь – это часть цепи, ток в элементах которой имеет одно и то же значение.
Узел - место соединения трех и более ветвей.
Контур – совокупность элементов образующих замкнутый путь.
Независимый контур – такой контур в который входит хотя бы одна ветвь не входящая в другие контуры.
Источник ЭДС – такой источник электромагнитной энергии напряжения на зажимах практически не зависит от силы тока. Внешняя характеристика отражает зависимость напряжения на зажимах источника от величины нагрузки - тока источника, заданного нагрузкой. В реальных же источниках ЭДС всегда присутствует внутренне сопротивление.
ВАХ идеального источника ЭДС показана на рисунке 2. Как видно при изменении тока в цепи напряжение остается неизменным.
|
|
|
Рисунок 2 — Вольтамперная характеристика идеального источника ЭДС
Вольтамперная характеристика реального источника показана на рисунке 3.
Рисунок 3 — Вольтамперная характеристика реального источника ЭДС
При увеличении тока в цепи происходит снижение ЭДС участок ac. Участок ab равен падению напряжения на внутреннем сопротивлении. ab=IR. Участок bc равен току в цепи. Следовательно, тангенс угла альфа будет равен внутреннему сопротивлению tga=R.
Метод контурных токов:
1. Выбрать независимые контуры
2. Составление уравнений по закону Кирхгофа
3. Нахождение токов ветвей в соответствии с рассчитанными контурными токами по 1 закону Кирхгофа.
Выбираем направление обхода произвольно (лучше по ЭДС)
Контурные токи – это токи ветвей образующих данный контур. Все остальные тока можно выразить через контурные. Если направление контурного тока и тока ветви совпадают то знак +, если нет то -.
Контурные сопротивления.
1. Собственное сопротивление контура – это сумма всех сопротивлений входящих в данный контур. Она всегда больше нуля.
2. Взаимные сопротивления контура – это сопротивления которые принадлежат 2м контурам.
|
|
|
3. Контурная ЭДС – алгебраическая сумма ЭДС ветвей входящих в данный контур. + совпадают, - не совпадают.
Затем мы составляем векторно – матричное уравнение. R*I=E
После этого находит токи, и проверяем баланс мощностей.
Анализ сложных цепей постоянного тока при помощи законов Кирхгофа и Ома. Баланс мощностей.
1. Должен быть заданы параметры ЭДС и сопротивления.
2. Число составляемых уравнений должно быть равно числу ветвей в цепи.
3. Число уравнений составленных по первому закону Кирхгофа должно быть на единицу меньше число узлов в цепи.
4. Остальные уравнения составляются для замкнутых контуров по второму закону Кирхгофа.
Закон Ома устанавливает зависимость между напряжением и током на пассивной ветви, а также позволяет определить ток по известным потенциалам на концах ветви с источником напряжения.
Законы Кирхгофа применяют для нахождения токов в ветвях линейных и нелинейных схем при любом законе изменения во времени токов и напряжений.
1 закон: алгебраическая сумма токов равна 0
2 закон: алгебраическая сумма ЭДС вдоль замкнутого контура равно алгебраической сумме падений напряжений на всех сопротивлениях данного контура .
Баланс мощностей:
Баланс мощностей является следствием закона сохранения энергии — суммарная мощность вырабатываемая (генерируемая) источниками электрической энергии равна сумме мощностей потребляемой в цепи.
или 
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 745; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!