Условно положительные направления тока, напряжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция по теме: «Условно положительные направления тока, напряжения и ЭДС»

1. Условно положительные направления тока, напряжения и ЭДС для простых цепей

Рис. 1

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

за положительное направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц;

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

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

В случае, когда напряжение и Е противоположны по направлению. Рассмотрим схему для 3х независимых контура, m=5 k=3 m-(k-1)=3



Рис. 2

Для сложных схем с двумя и более источниками питания.

Направления токов в ветвях перед расчётом задают произвольно. Затем, считаем количество ветвей, потом составляем уравнения по закону Кирхгофа и находим токи. После решения уравнений и определения численного значения токов уточняем первоначальное направление их в ветвях: если численное значение тока отрицательно, то это значит, что реальное значение направления тока противоположно показанному на схеме, если численное значение тока положительно, то его реальное направление совпадает с направлением, указанным на схеме.

Режимы работы электротехнических устройств.

Режим холостого хода

То есть цепь нагрузки разомкнута, а значит сопротивление нагрузки стремится к бесконечности Rн=?.

Тогда Iн=0, ДU=0 а значит U1=U2, P2=0, %

Достоинства: 100% КПД

Недостатки: нерабочий режим



2. Режим короткого замыкания

То есть сопротивление нагрузки равно нулю Rн=0

Тогда , , U2=0, P2=0,

Недостатки: Максимальный ток, КПД 0%, нерабочий режим

Достоинства: опыт кз позволяет определять параметры электротехнических устройств

3. Согласованный режим

То есть эквивалентное сопротивление последующего звена согласовано или равно эквивалентному сопротивлению предыдущего звена: RЭ(i+1|)=RЭi (уравнение согдасованных параметров) RН=RЛ + RВН

Тогда

Источники напряжения имеют внутреннее сопротивление, которое стремится к нулю.

Достоинства: На нагрузке выделяется max мощности

Недостатки: 50% КПД - низкое

Применяется: рабочий режим для цепи, передающей информацию, в хх важен не КПД, а точность, обусловленная максимальным значение мощность и мощность нагрузки.

Номинальный режим

То есть устройство имеет максимальное значение КПД (80%-90%) RН>>RВН+RЛ

Номинальный режим - режим, полученный из опыта частоты испытания устройств и получение его параметров.

Область применения: для передачи мощности (двигателя, генератора)

4. Основные законы электрических цепей

Закон Ома. Полный ток источника питания равен ЭДС источника, поделённая на сумму внутреннего сопротивления источника и эквивалентного сопротивления внешней цепи.

Первый закон Кирхгофа: Алгебраическая сумма токов ветвей, спаянных в узле равна нулю. Входящие токи с плюсом, выходящие с минусом I1-I2+I3-I4+I5-I6=0

Рис. 1



Второй закон Кирхгофа: Алгебраическая сумма напряжений на контуре равна нулю. Алгебраическая сумма ЭДС источника замкнутого контура равна алгебраической сумме падений напряжений на сопротивлениях этого контура.

Правила знаков: ЭДС и токи, совпадающие с выбором направлением обхода контура записывают с плюсом.

Рис. 2

5. Эквивалентное преобразование сопротивления

Эквивалентным называют такое преобразование части схемы, при котором токораспределение в схеме, не подвергнутое преобразованию, остаётся неизменным.

Последовательное соединение сопротивлений.

Рис. 3

Это соединение, при котором ток через любое сопротивление в любой момент времени одинаков.

E = IR1+ IR2+ ...+ IRn

Мощность, потребляемая цепью не измениться, если все сопротивления заменить их эквивалентными, равными сумме I(R1+R2+...+Rn)=IRэ

Параллельное соединение сопротивлений.

Рис. 4

По первому закону Кирхгофа:

I= I1+I2+I3+...+In

Выразим токи данной цепи через параметры схемы:

E/Rэ= E/R1+ E/R2+...+E/Rn

Параллельное соединение сопротивлений называют такое соединение, при котором напряжение на всех сопротивлениях одинаково.

Следствие из первого з-на Кирхгофа

1/R= 1/R1+1/R2+...+1/Rn



Эквивалентная проводимость схемы с параллельными сопротивлениями равна сумме проводимости отдельных параллельных ветвей.

Gэ= G1+G2+...+Gn где G=1/R

Если параллельно соединены 2 сопротивления, то

Если параллельно соединены одинаковые по номиналу, то Rэ=R/2

Преобразование сопротивлений, соединённых треугольником в соединение звездой.

Рис. 5 Рис. 6

Правило эквивалентных преобразований:

I1тр=I1зв

I2тр=I2зв

I3тр=I3зв

Возьмём и поместим звезду в треугольник, тогда:



Обратное преобразование из звезды в треугольник:

Рис. 7 Рис. 8

Например:

Рис. 9

Ом

Ом

Ом

В результате получили схему:

Рис. 10

Ом

Ом

Ом

Рис. 11

2,25 Ом 2,25 Ом

Рис. 12

R12345=R134+R235=4,5 Ом

Рис. 13

Расчёт простых цепей постоянного тока методом эквивалентных преобразований сопротивлений.

Старинное название - метод свёртки схемы.

Рис. 14

Определяем количество узлов и ветвей в схеме k=2, m=4

Сворачиваем схему к одному эквивалентному сопротивлению (эквивалентному)

Находим в ветвях схемы R, соединённые последовательно, заменяем их эквивалентными и перечерчиваем схему в упрощенном варианте.

R35=R3+R5

Рис. 15

Продолжаем свёртку схемы. Находим сопротивления, соединённых параллельно (имеющих пару общих узлов) заменяем их эквивалентными и вновь перечерчиваем схему в упрощённом виде.

Рис. 16

Ом, 

Продолжаем свёртку схемы, заменяя последовательное и параллельное сопротивление их эквивалентами до тех пор, пока схема не придет к виду: один источник питания и одно эквивалентное сопротивление.

электрический цепь закон схема

Рис. 17

По закону Ома определяем ток ветви источника питания

Определяем направления на параллельных ветвях. UAB=I1R2345

По закону Ома для участка цепи определяем токи в параллельных ветвях:

Определим мощность, потребляемую цепью. P=I2Rэ Вт

Баланс мощностей

Размещено на Allbest.ru