Схемы их замещения

 

Электрической цепью называется совокупность устройств, предназначенных для передачи, распределения и взаимного преобразования электрической (электромагнитной) и других видов энергии, если процессы, протекающие в устройствах, могут быть описаны при помощи понятий об электродвижущей силе (ЭДС), токе и напряжении.

Основными элементами электрических цепей являются источники и приемники электрической энергии.

В источниках электрической энергии происходит преобразование различных видов энергии (механической, тепловой, химической и т.д.) в электрическую энергию. В приемниках происходит преобразование электрической энергии в другие виды энергии. Кроме источников и приемников электрической энергии электрическая цепь содержит соединительные провода, защитную и коммутационную аппаратуру, измерительные приборы. В дальнейшем, при анализе электрических цепей, будем считать, что все эти элементы не влияют на токораспределение в цепи, а только выполняют функции коммутации, защиты или измерения.

Для облегчения изучения процессов в электрической цепи ее заменяют расчетной схемой замещения, то есть идеализированной цепью, которая и является расчетной моделью реальной цепи.

Источники энергии принято рассматривать как источники ЭДС или как источники тока.

К источникам ЭДС относят источники электрической энергии, в которых ЭДС Е не зависит или практически не зависит от тока, идущего от источника в приемник, и внутреннее сопротивление r_вн которых мало. Идеальным источником ЭДС называется источник, внутреннее сопротивление которого равно нулю, и напряжение на зажимах источника U_E всегда равно ЭДС (рис. 1.1, а). Реальные источники ЭДС, обладающие внутренним сопротивлением, отличным от нуля, на схеме замещения (рис. 1.1, б) показываются в виде последовательного соединения идеального источника ЭДС и внутреннего сопротивления. Напряжение реального источника ЭДС опре

деляется:

К источникам тока обычно относят источники электрической энергии, в которых ток не зависит или практически не зависит от напряжения, которое создается источником на зажимах приемника.

Идеальным источником тока J называется источник, внутреннее сопротивление которого равно бесконечности, то есть внутренняя проводимость g_вн равна нулю (рис. 1.2, а). Ток ветви, содержащей такой идеальный источник, всегда равен току источника J. Реальный источник тока, внутренняя проводимость которого отлична от нуля на схеме замещения показывается в виде параллельного соединения идеального источника тока и ветви с проводимостью g_вн (рис. 1.2, б). Ток ветви, содержащей реальный источник тока:

На рис. 1.1 и 1.2 показаны положительные направления напряжений U_E и U_J на зажимах источников электрической энергии.

Все приемники электрической энергии характеризуются такой величиной, как электрическое сопротивление R. В том случае, если величина сопротивления не зависит от тока и напряжения (R=const), то такие приемники называют линейными, так как их вольтамперная характеристика (ВАХ) линейна (рис. 1.3, а). Если же величина сопротивления зависит от тока или напряжения R=f(U,I), то такие приемники имеют нелинейную ВАХ (рис. 1.3, б) и называются нелинейными.

Схемой электрической цепи называют графическое изображение электрической цепи, показывающее последовательность соединения ее участков и отображающее свойства рассматриваемой электрической цепи.

При расчете сложной электрической цепи пользуются такими понятиями как ветвь, узел и контур.

Ветвью электрической цепи и ее схемы называют участок цепи, который включен между двумя соседними узлами и по которому протекает один и тот же ток.

Узлом цепи и ее схемы называется место соединения трех и более ветвей.

Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называется контуром. Элементарным или независимым контуром называется контур, отличающийся от любого другого контура хотя бы одним элементом.