Активные элементы - Конспект Лекций, раздел Электротехника, Конспект Лекций по ТОЭ ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
В Линейных Электрических Цепях В Качестве Источников Энергии ...
В линейных электрических цепях в качестве источников энергии различают источники Э.Д.С. и источники тока.
Идеальный источник Э.Д.С. имеет неизменное Э.Д.С. и напряжение на выходных зажимах при всех токах нагрузки. У реального источника – Э.Д.С. и напряжение на зажимах изменяются при изменении нагрузки (например, вследствие падения напряжения в обмотках генератора). В электрической схеме это учитывается последовательным включением резистора r0. Идеальный источник напряжения изображен на рис. 1.3.
Напряжение Uab зависит от тока приёмника и равно разности между Э.Д.С. генератора и падением напряжения на его внутреннем сопротивлении r0:
(1.8)
Ток, протекающий по цепи, также зависит от сопротивления нагрузки:
(1.9)
Если принять Э.Д.С. источника его внутреннее сопротивление и сопротивление приёмника не зависящими от тока и напряжения, то внешняя характеристика источника энергии U12 = f(I) и ВАХ приёмника Uab = f(I) будут линейными (рис. 1.4).
По рис. 1.4 видно, что по мере нарастания тока в цепи напряжение на нагрузке возрастает, а, следовательно, уменьшается напряжение на выходных зажимах источника. Иногда при расчете электрических цепей внутреннее сопротивление генератора r0 может оказаться во много раз меньше сопротивления нагрузки. В этом случае r0 можно принять равным нулю, что позволит считать напряжение на зажимах генератора независящим от тока во внешней цепи и равным Э.Д.С. генератора. Для такого генератора эквивалентная схема замещения более простая и содержит лишь источник Э.Д.С., у которого исключается режим короткого замыкания.
Источник с внутренним сопротивлением, равным нулю, называется ИСТОЧНИКОМ НАПРЯЖЕНИЯ.
На практике при исследовании источников Э.Д.С. различают четыре режима работы:
1. РЕЖИМ ХОЛОСТОГО ХОДА - характеризуется отсутствием тока в цепи вследствие того, что RH = . Напряжение на зажимах источника наибольшее и равно Э.Д.С..
2. НОМИНАЛЬНЫЙ РЕЖИМ – режим, при котором ток и напряжение соответствуют значениям, установленным заводом-изготовителем. В этом режиме генератор может длительно работать при максимально допустимой нагрузке, не выходя из строя (то же относится и к приёмнику электроэнергии). Важным показателем рациональной работы источника электрической энергии является К.П.Д. (η). Он определяется отношением мощности на нагрузке P2 к полной мощности P1, вырабатываемой генератором:
. (1.10)
где ∆Р – мощность потерь при передаче электроэнергии от источника к потребителю, Вт.
К.П.Д. может быть выражен через параметры цепи:
. (1.11)
Из этого выражения следует, что К.П.Д. тем выше, чем меньше внутреннее сопротивление источника энергии.
3. РЕЖИМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ - режим, при котором напряжение на выводах источника равно нулю, так как выходные зажимы замкнуты накоротко (RH=0). В этом случае ток в цепи будет ограничен только внутренним сопротивлением источника:
Р2=0 . (1.12)
Для источников с малым внутренним сопротивлением (аккумуляторы, электромагнитные генераторы) режим короткого замыкания опасен и является аварийным.
Для гальванических элементов такой режим работы менее опасен, так как их внутреннее сопротивление относительно велико.
В отличие от режима короткого замыкания на практике часто используют ОПЫТ короткого замыкания, например, для определения параметров трансформаторов, четырёхполюсника и так далее.
4. СОГЛАСОВАННЫЙ РЕЖИМ - это режим, при котором сопротивление внешней нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника. При таком режиме работы в приёмнике выделяется наибольшая мощность, равная половине мощности источника. В этом случае К.П.Д. =0,5. Такой режим используется в измерительных цепях, устройствах средств связи.
При передаче больших мощностей, например по высоковольтным линиям электропередач, работа в согласованном режиме, как правило, недопустима. В таких цепях основным условием является как можно большее повышение К.П.Д., то есть RH>>r0.
В тех случаях, когда внутреннее сопротивление источника очень велико, ток во внешней цепи практически не зависит от сопротивления нагрузки.
В этих случаях источник характеризуется не Э.Д.С., а током и называется источником тока, а создаваемый им ток - задающим.
Источник тока характеризуется бесконечным внутренним сопротивлением и бесконечным значением Э.Д.С., при этом выполняется равенство:
,
где Е и r0 стремятся к бесконечности.
Ток источника тока не зависит от сопротивления внешней цепи RH. При изменении RH изменяется напряжение между выводами источника:
.
На схеме источник тока изображается в виде окружности с двумя стрелками.
Реальный источник тока изображён на рис. 1.6.
Если r0>>RH и I0<<I, то есть источник энергии находится в режиме, близком к короткому замыканию, то можно принять ток I0=0.
Такой источник с внутренним сопротивлением r0 = ∞ (g0=0) называют идеальным источником тока (рис. 1.7).
Его внешняя характеристика представляет собой прямую, параллельную оси ординат (рис. 1.8).
Кафедра ТОЭ... Конспект Лекций по ТОЭ... Уфа ОГЛАВЛЕНИЕ...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Активные элементы
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
ПРИМЕЧАНИЕ
Источник электрической энергии на схеме замещения может быть представлен как в виде источника Э.Д.С., так и в виде источника тока:
.
Эти два разнородных источника электрической эн
Пассивные элементы
Основными пассивными элементами электрической цепи являются резистивные, индуктивные и емкостные. Рассмотрим их силовые характеристики при постоянном токе.
Электротехническ
Основные законы и уравнения электрических цепей
Основными физическими законами, позволяющими описать любые режимы электрической цепи, являются законы Ома.
1. Закон Ома для участка цепи, не содержащего Э.Д.С., устанавливает связь между т
Метод контурных токов
Метод расчета путём решения уравнений, основанных на законах Кирхгофа, рассмотренные выше, трудоёмок. Например, для цепи, имеющей шестнадцать ветвей, требуется решать систему шестна
Принцип наложения и метод наложения
Ещё один метод расчета линейных электрических цепей называется методом наложения. В его основе лежит принцип наложения, который можно сформулировать следующим образом: ток в любой ветви равен алгеб
Теорема взаимности
Теорема взаимности формируется таким образом: для любой линейной цепи с одним источником Э.Д.С. ток Ik в ветвях, вызванный Э.Д.С. Em, находящийся в m-ветви, будет равен
Теорема компенсации
В любой электрической цепи сопротивление можно заменить Э.Д.С., численно равной падению напряжения на этом сопротивлении и направленной встречно току в этом сопротивлении. При такой
Линейные сложения в электрических цепях
Если в линейной электрической цепи изменяется какая-либо величина (Э.Д.С. или сопротивление) в одной ветви, то две любые величины (токи и напряжения) двух любых ветвей связаны между
Метод узловых потенциалов
В тех случаях, когда в анализируемой схеме число узлов без единицы меньше числа независимых контуров, метод узловых потенциалов является более экономичным по сравнению с методом контурных токов.
Метод эквивалентного генератора
В практических расчётах часто нет необходимости знать режимы работы всех элементов сложной цепи, но ставится задача исследовать режимы работы одной определённой ветви.
При расчёте сложной
Синусоидальный ток и его основные характеристики
В настоящее время переменный ток находит широкое применение в технике, так как он легко трансформируется и передается на большие расстояния при высоком напряжении и малых потерях. Экономический эфф
Способы изображения синусоидальных величин
1. Графическое изображение синусоидальных величин.
Для сравнения электрических величин, изменяющихся по синусоидальному закону, необходимо знать р
Треугольники сопротивлений, напряжений и мощностей
В разделе 3.6 мы вывели выражение для нахождения полного сопротивления Z. По формуле 3.30
.
Из этого следует, что модуль комплексного сопротивления:
. (3
Топографическая и векторная диаграммы
Каждая точка электрической схемы, в которой соединяются элементы схемы, имеет своё значение комплексного потенциала.
Совокупность точек комплексной плоскости, изображающих
Резонанс напряжений
Условием возникновения резонанса напряжений в последовательном RLC - контуре является равенство реактивных сопротивлений катушки и конденсатора.
При значения противоположны
Резонанс токов
Рассмотрим цепь с двумя параллельными ветвями на рис. 3.22.
Такую цепь часто называют параллельным контуром. Условием возникновения резонанса является равенс
Частотные характеристики пассивных двухполюсников
Как выяснили выше, входное сопротивление и входная проводимость двухполюсника являются функциями частоты ω. Под частотными характеристиками (ЧХ) понимают следующие типы характе
Индуктивно связанные элементы. Э.Д.С. взаимной индукции
Если изменение тока в одном из элементов электрической цепи приводит к возникновению Э.Д.С. в другом элементе цепи, то говорят, что эти элементы индуктивно связаны друг с дру
Эквивалентная замена индуктивно связанных цепей
Часто для упрощения расчетов часть схемы заменяют эквивалентной схемой без индуктивных связей. Такой приём ещё называют развязкой индуктивных связей.
Рассмотрим экви
Соединение звездой
Нагрузка в трёхфазной цепи может быть:
· симметричной, если сопротивления фаз нагрузки одинаковы по характеру и значению;
· несимметричной, если сопротивления фаз нагрузки
Соединение треугольником
Трёхфазная цепь при соединении источника и приёмника треугольником имеет разветвлённую многоконтурную схему (рис. 5.9).
Расчёт этой сложной цепи значительно упрощается, если не принимать в
Вращающееся магнитное поле
Одним из основных преимуществ многофазных токов является возможность получения вращающихся магнитных полей, лежащих в основе принципа действия наиболее распространённых типов двигателей переменного
Мощность при несинусоидальных источниках
Под активной мощностью Р несинусоидального тока понимают среднее значение мгновенной мощности за период первой гармоники:
. (6.28)
Если представить напряжение и ток рядами
Соединение четырехполюсников
Четырёхполюсники соединяются различными способами. Чаще всего встречаются следующие виды соединений четырёхполюсников:
1. Последовательно – последовательное (ил
Линейные диаграммы
При исследовании электрических цепей часто бывает, что какая-либо комплексная величина определяется уравнением вида:
; (7.27)
где
- изменяющаяся комплексн
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов