Линейные разветвленные и неразветвленные цепи постоянного тока с одним источником ЭДС. Метод эквивалентных преобразований. Баланс мощностей

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

Элементы электрических цепей, режимы их работы. Условные положительные направления ЭДС, токов и напряжений. Законы Ома и Кирхгофа

Электрической цепью называется совокупность устройств и объектов,образующих путь дляэлектрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электрическом токе, ЭДС (электродвижущей силе) и электрическом напряжении.

В состав электрической цепи входят:

1) Источники электрической энергии (питания).

2) Потребители электрической энергии (нагрузка).

3) Вспомогательные элементы цепи: соединительные провода, коммутационная аппаратура, измерительные приборы и т.д.

В электрической цепи принято различать ветви, узлы и контуры. Участок электрической цепи, по которому проходит один и тот же ток называется ветвью. Замкнутый путь, образованный одной или несколькими ветвями, называется контуром, а любая замкнутая поверхность, охватывающая ветви электрической цепи называется узлом. На схеме узел изображается точкой. Электрические цепи классифицируются: по роду тока (постоянный, переменный); по характеру элементов (линейные и нелинейные); по сложности (простые, сложные).

Направление тока, напряжения и ЭДС определяется совершенно точно в соответствии с тремя положениями физики:

1) за положительное направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц;

2) положительное направление ЭДС – направление действия сторонних сил на положительные заряды внутри источника (стрелка на ЭДС);

3) за положительное направление напряжение принимают направление убывания потенциала, то есть от точки с более низким потенциалом.

Электрические цепи и их элементы могут работать в номинальном, согласованном режимах, режимах холостого хода (х.х.) и короткого замыкания (к.з.).

Номинальным режимом работы элемента электрической цепи называют режим,при котором онработает с номинальными параметрами, указанными в его паспортных данных.

Согласованным называют режим,при котором мощность,отдаваемая источником илипотребляемая приемником, имеет максимальное значение.

Под режимом х.х. понимается режим, при котором источник или приемник находятся под номинальным напряжением, но ток нагрузки по ним не протекает.

Режимом к.з. называют режим,возникающий при соединении между собой металлическойперемычкой нагрузочных зажимов источника или приемника.

Ток бывает постоянным и переменным. Под постоянным понимают ток, не меняющий своего направления.

Законы электрических цепей:

1. Закон Ома: U = IR или I = U/R. Определяет связь между током и напряжением на участке цепи с сопротивлением R.

2. Первый закон Кирхгофа - закон баланса токов в узле. Алгебраическая сумма токов, в узле электрической цепи равна нулю. ∑

Токи, выходящие из узла, считаются положительными, а входящие в узел – отрицательными.

3. Второй закон Кирхгофа – в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая

сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжения. ∑ ∑

Линейные разветвленные и неразветвленные цепи постоянного тока с одним источником ЭДС. Метод эквивалентных преобразований. Баланс мощностей

Линейной называется электрическая цепь,параметры которой(элементы)не зависят отнапряжений или токов цепи. К линейным элементам относятся, например, резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности без ферромагнитных сердечников.

Электрические цепи подразделяют на неразветвленные (рис.1) и разветвленные (рис.2).

Во всех элементах неразветвленной цепи течет один и тот же ток, в каждой ветви разветвленной цепи течет свой ток. Электрические цепи постоянного тока с одним источником ЭДС (электродвижущей силы) называются простыми.

Рис.1 Рис.2 Простые цепи могут содержать последовательное, параллельное и смешанное (рис. 2) соединения

приемников.

При расчетах в простых цепях может использоваться метод эквивалентных преобразований, который заключается в том, что электрическую цепь или ее часть заменяют более простой по структуре электрической цепью. При этом токи и напряжения в непреобразованной части цепи должны оставаться неизменными, т.е. такими, какими они были до преобразования. В результате преобразований расчет цепи упрощается и часто сводится к элементарным арифметическим операциям.

Баланс мощностей

На основании закона сохранения энергии в электрической цепи, сумма мощностей, развиваемая источниками энергии, должна быть равна сумме мощностей приемников: ΣЕ_ист = ΣЕ_пр или в общем виде для любой электрической цепи: Σ Е I + Σ U I = Σ E I + Σ U I + Σ I²r.

Поиск по сайту: