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.

Расчет методом узловых потенциалов

 Будем рассматривать установившийся режим в линейной цепи при гармоническом воздействии. Тогда справедлив символический метод расчета, применительно к схеме, рис.6. Для чего подключаем узел с номером «0» к корпусу и считаем его опорным с потенциалом равным нулю. Тогда разность потенциалов между опорным узлом и каким – либо другим дает искомое напряжение.

 Запишем выражения для элементов схемы: комплексная единица ; реактивные сопротивления элементов , , ,рад,   или ; , или .

Комплексные сопротивления ветвей и соответствующая им матрица

,  Z=,

Комплексные проводимости ветвей и соответствующая им матрица

, Y=.

Система уравнений для узловых потенциалов

.

Cобственные и взаимные проводимости узлов:

   

Матрицы комплексных собственных и взаимных проводимостей:

  YU=.

Определяем узловые токи с учетом выбранных направлений источников ЭДС и токов (рис.5 и 6)

 

Решение системы уравнений – узловые потенциалы:

=YU1 

Но в моделях их вполне можно заменять с учётом Zвнутр. Если мы имеем источник тока I, то на разомкнутом выходе АВ он должен создавать напряжение U=Zвн I. Но тоже самое сделает источник э.д.с с выходным напряжением V= Zвн I, но с таким же внутренним сопротивлением Zвнутр . Поэтому их замена вместе с Zвнутр относительно выходов АВ осуществима. Можно сделать и обратную замену - источник тока на источник э.д.с (I=V/Z).
Необходимо также учитывать то, что идеальные источники тока всегда подключаются параллельно, а идеальные источники э.д.с - последовательно. Учёт и внутреннего сопротивления позволяет снять эти ограничения.
Обратите внимание, что последовательное подключение любого сопротивления последовательно с идеальным источником тока, также как и параллельное подключение любого сопротивления к идеальному источнику э.д.с. не меняют их выходного сопротивления.
Попробуем решить простую задачу.
По техническим условиям требуется произвести электротехнический расчёт термонагревателя мощностью 100 Вт для автомобиля.
Источником питания в автомобиле служит свинцово-кислотная аккумуляторная батарея с подзарядом от индукционного генератора постоянного тока, подключенного к двигателю автомобиля. Напряжение на клеммах U = 12 1 В. Среднее значение внутреннего сопротивления многих автомобильных аккумуляторов составляет около 25мОм.
Так как мы имеем источник постоянного тока, то элементы L и С и реактивную мощность мы не учитываем.

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