3. Схемы замещения реальных источников энергии. Режимы работы источников энергии. Баланс мощностей в цепи постоянного тока.

1. Схема замещения с использованием источника ЭДС.

r ₀ – внутреннее сопротивление источника.

Е – ЭДС идеального источника ЭДС.

2. Схема замещения с использованием идеального источника тока.

I – ток источника тока.

Обе схемы замещения эквивалентны по отношению к нагрузке тогда, когда выполняется условие: Е=Ir₀

Баланс мощностей в цепях постоянного тока:

Сумма мощностей приемников электрической цепи равна сумме мощностей источников электрической энергии:

и сточник ЭДС является потребителем или приемником электрической энергии, в том случае, если направление его ЭДС и ток через него не совпадают. Такой источник энергии входит в правую часть баланса мощностей со знаком минус.

4. Законы Кирхгофа. Расчет цепей постоянного тока путем непосредственного применения законов Кирхгофа. Потенциальная диаграмма

Законы:

1. Алгебраическая сумма токов в узле равно 0.

Т оки, втекающие в узел берутся с "+", вытекающие с "-"

(I₁+I₂-I₃-I₄+I₅=0).

Если в схеме имеются n-узлов, то для нее можно составить (n-1) независимых уравнений по 1 закону Кирхгофа.

2. Алгебраическая сумма падений напряжений вдоль замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС вдоль этого контура.

Падение напряжения на элементах, входящих в контур, считать положительным, если направление тока через элемент совпадает с выбранным нами направлением обхода контура. Также и ЭДС.

I₁R₁+I₂R₂-I₃R₃-I₄R₄=E₁-E₂

непосредственного применения законов Кирхгофа:

Пусть p – количество ветвей, n – количество узлов, k – количество ветвей, содержащих источники тока, q – количество уравнений, составленных по второму закону Кирхгофа, m – количество уравнение, составленных по первому уравнению Кирхгофа.

m=n-1; q=p-(n-1)-k

Потенциальная диаграмма: Строится для любого замкнутого контура, при этом потенциал одной (любой) из точек контура принимается равным нулю. По оси абсцисс последовательно откладывается сопротивление всех элементов, входящих в контур, а по оси ординат – потенциалы различных точек контура.

5. Расчет цепей постоянного тока методом контурных токов и методом эквивалентного генератора.

Метод контурных токов:

П усть в каждой ветви контура протекает контурный ток.

I1=I_k1;

I2=-I_k2;

I3=I_k1-I_k2;

I4=I_k1-I_k3;

I5=I_k3-I_k2;

I6=I_k3;

С опротивления вида R₁₁, R₂₂, R_mn (m=n) называются собственными сопротивлениями контура и представляют собой сумму всех сопротивлений, входящих в контур.

Сопротивления вида R_km (k≠m) – это сопротивление общей ветви для контурных токов I_k и I_m. Оно считается положительным, если направление контурных токов через общую ветвь совпадает.

Метод эквивалентного генератора:

Позволяет найти ток в отдельно взятой ветви сложной цепи.

Суть: выделяется ветвь, в которой требуется найти ток, а вся оставшаяся цепь представлена в виде эквивалентного генератора, который характеризуется ЭДС и внутренним сопротивлением.

п орядок расчета:

1. разрывается ветвь, в которой требуется найти ток, и находится (любыми достижимыми методами) напряжение между точками разрыва – напряжение холостого хода (Uxx)

2. определяется внутреннее сопротивление эквивалентного генератора, при условии, что источники энергии в нем отсутствуют и заменены их внутренними сопротивлениями.

3. находим ток.