Математика Курс лекций по информатике Машиностроительное черчение Решение задач по физике Теоретические основы электротехники Сопротивление материалов История искусства Ядерные реакторы
Элементы электрических цепей Приемники электрической энергии Комплексное сопротивление Резонансные свойства Трехфазные электрические цепи Магнитные цепи Трансформаторы Промышленная электроника Полупроводниковые приборы

Теория электрических цепей (основы электротехники)

Активные элементы схемы замещения Любой источник энергии можно представить в виде источника ЭДС или источника тока. Источник ЭДС - это источник, характеризующийся электродвижущей силой и внутренним сопротивлением.Идеальным называется источник ЭДС, внутреннее сопротивление которого равно нулю.

Метод контурных токов

 Намечаем в независимых контурах заданной цепи, как показано на рисунке 3.4, контурные токи IK1 и IK2 – некоторые расчётные комплексные величины, которые одинаковы для всех ветвей выбранных контуров. Направления контурных токов принимаются произвольно. Для определения контурных токов составляем два уравнения по второму закону Кирхгофа:

 IK1 * (Z1 + Z2) – IK2Z2 = E1 – E2;

 -IK1 * Z2 + IK2 * (Z2 + Z3) = E2.

 Подставляем данные в систему:

IK1 * (2 – j3 + 14 – j12) – IK2 * (14 – j12) = 100 – 65;

 -IK1 * (14 – j12) + IK2 * (14 – j12 + j18) = 65.

IK1 * (16 – j15) – IK2 * (14 – j12) = 35;

 -IK1 * (14 – j12) + IK2 * (14 + j6) = 65.

 Решаем систему с помощью определителей. Определитель системы:

Δ = = (16 – j15) * (14 + j6) – (–14 + j12)2 = (314 – j114) – (52 – j336) = 262 + j222; 

Частные определители:

 Δ1 =  = 35 * (14 + j6) – 65*(–14 + j12) = (490 + j210) –

  – (–910 + j780) = 1400 – j570;

Δ2 =  = (16 – j15) * 65 – (–14 + j12) * 35 = (1040 – j975) –

– (–490 + j420) = 1530 – j1395.

 Определяем контурные токи:

IK1 =  =  = 2,04 – j3,9 A;

 IK2 =  =  = 0,773 – j5,98 A.

 Действительные токи в ветвях цепи определяем как результат наложения контурных токов:

 I1 = IK1 = 2,04 – j3,9 = 4,4 * A;

I2 = IK2 – IK1 = (0,773 – j5,98) – (2,04 – j3,9) = -1,27 – j2,08=2,44 * *A;

  I3 = IK2 = 0,773 – j5,98 = 6,03 * A.

 Уравнение баланса мощностей составлено при решении данного примера предыдущим методом.

Электромагнитные силы, как и все другие физические силы, имеют направление, т.е. их можно представить векторами (векторными функциями). В тоже время можно найти скалярную функцию (x,y,z,t), производная которой по осям координат будет представлять проекцию вектора на эти оси. Значение этой функции в каждой точке пространства называют либо электрическим либо магнитным А потенциалом(от лат. potentia - сила).
Математически FE (x,y,z,t)= grad = ( / x + / y + / z),
FM (x,y,z,t)= grad A
(Первым, указавшим на существование такой функции, а именно у сил тяготения, был Лаплас ("Меcanique Celeste"); а самый термин "Потенциальная функция" встречается в сочинении Грина: "An essay on the application of mathematical analysis to the theories of electricity and magnetism",1828 г.
Если мы имеем наэлектризованные тела, то потенциал U в любой точке М пространства равен работе, которую могут произвести электрические силы при переходе единичного заряда из М по произвольному пути в бесконечность.
Более практично применение разности потенциалов в двух точках пространства, занятого электромагнитным полем, или просто напряжения U= ( 1 2). Единицей измерения напряжения и потенциалов в системе СИ установлен Вольт (В).
Если тепловая и электромагнитная энергия по сути аналогичны друг другу в тепловых и электрических процессах, то потенциал аналогичен температуре, также как аналогичны феноменологические термины теплоты и электричества. И как теплота переходит из области высоких температур в область низких температур, так и электричество переходит из области с высоким потенциалом в область с низким потенциалом. Так возникло понятие электрического тока I, как перетока определённого количества электричества Q=It от высокого потенциала к низкому. Единицей измерения электрического тока в системе СИ установлен Ампер (А).

В зависимости от нагрузки различают следующие режимы работы: номинальный, режим холостого хода, короткого замыкания, согласованный режим. При номинальном режиме электротехнические устройства работают в условиях, указанных в паспортных данных завода-изготовителя. В нормальных условиях величины тока, напряжения, мощности не превышают указанных значений.
Метод узловых и контурных уравнений