Главная ->  Области применения постоянного тока 

1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91


Рис. 1,16. к пояснению метола эквивалентного генерат)

ЭДС Е, до Е. Действительно, предположим, что при некоторых параметрах цепи до увеличения Е, установились токи, действительные направления которых совпадают с указанными на рисунке. Для решения задачи заменим мысленно увеличение ЭДС Е, виедением в первую ветвь дополнительного источника с tq О н Едг = i После этого удалим из цепи нее источники, кроме источника с ЭДС £доп. и определим действительные направления дополнительных токов от этого источника, которые очевидны.

Поскольку дополнительный ток первой ветви Ifjon &>Дет совпадать по направлению с ТОКОМ /(, для определения результирующего тока первой ветви следует воспользоваться формулой Il I, + liaon-На основании данной формулы можно сделать вывод о том, что при увеличении £, ток /j будсЕ возрастать. К такому же выводу можно прийти и в отношоши токов других ветвей, кроме третьей.

Так как пополнительный ток третьей встви liMn направлен против тока то для определения результирующего тока нужно нспользо-naib формулу 3 =/з -/злоп- В отношении результирующего тока тТ№тьей ветви можно сделать такой вывод: при увеличении ЭДС Ё, ток /j будет сначала >мсньща1ься, при некотором значении Ej окажется равным нулю, а при дальнейшем увеличении Е, изменит направление (/з < 0) в по абсолютному значению будет возрастать.

1.14.5. Метод жвнвалентного гшератора. Метод эквивалентного генератора дает возможность упростить анализ и расчет электрических цепей в том случае, когда требуется определись ток, напряжение или мощность лишь одиой ветви.

Предположим, что требуется найти ток / встви атЬ некоторой электрической депи (рис. 1.16, и), остальные элементы которой сосредоточены в пределах прямоугольника, представляюпкго собой актнвшлй двухполюсник А.

Согласно методу наложсаия ток / не изменится, если в данную ветвь ввсстн два исючяика, ЭДС которых Е, и Еэ равны в направлены в разные стороны (рнс. 1.16,6). Ток / .можно определить тогда как раз-46

110СГ1. Д15;к токов 1=1-, - где /, - ток, вызванный всеми источннка-\{Л :в. хпс;люсн:-1ка А н ЭДС Ej (рнс, 1,16, в): - ток, въпвшпъ-ш только ЭДС Е, (рис. 1.1б,г).

Если выбрать ЭДС Ej таким образом, чтобы по.лучигь - О, то lov. I будс! равен

1 = 1,=

где !(,-, - экэиваленпюе сопротивление двухполюстгака Л относительно 1!Ьшодов а и Ь.

Так как при /j =0 (рис. Мб.е) активный двухполюсник А будет работать относительно ветвп атЬ в режиме холостого хода, то между рыволами а а h установится напряжение холостого хода U = и ио второму закону Кирхгофа получим Ej = I,r + Ь\ = Ь\,. Но по условию E = Ej. поэтому и Еэ - 1/. Учитывая это, формулу для определения тока / можно jaimcaib и ташй форме:

(1-41)

В соответствии с (1.41) электрическая цепь рис. 1,1б,й может быть !аменена эквивалентной цепью рнс, 1.16, д, в которой Е = 1/ и f, сте-д%ст рассматривать как ЭДС и внутреннее сопротивление некоторого эквивалентного генератора. В результате возможности такой замены н возникло название изложенного метода

Значения Е, = и г , можно определить как расчетным, так li экспериментальным путем. Для расчетного определения н Грэ необходимо знать параметры элементов активного двухполюсника А и схему их соединения. При определении сопротивления г-цэ необходимо удалить из схемы двухполюсника все источники, сохранив все резистивные элементы, в том числе и внутренние сопротивления источни-коз ЭДС. Внутренние сопротивления источников с указанными 1Ейпряжениями следует принять равными нулю.

Пример 1.4. В электрической пени рис. 1.17, й С/ = 100 В, Е = 40 В, 1 = ;-4 = 30 Ом, Г2 = гэ= 20 Ом, = 15 Ом, 1 Ом. Пользуясь ме-ш.юм эквивалентного генераюра, оиредсли1ь юк / и напряжение

Решение. При отключенном резистивном элементе г (рис. 1.17, б) по закону Ома и на основании второго закона Кирхгофа

/, =----= 2 А. /, =-= 2 А,

г, i- Гз Гг -I-

Е, = 1/, = Е - /,Г1 + 12Г2 = 20 В.

После мысленного удаления из схе-мы рис. 1.17, б источников получим схему, изображенную на рис. 1,17,в. Глядя на эту схему, можно сделать заключение о том, что между точками а а Ь последовательно соединены три участка: участок с параллельно соединенными резисторами г, и учаеюк, на киюром параллельно соединены резисторы




Рис. 1.17. Симы

электрических цепей к примеру 1.4

1 Р только резистор г.. В соответствии с этим

- + г - 25 Ом

По формуле (1.41) и закону Ома

- = 0-5 А, и = 1г7,5 В.

Рис, 1.18. Схема последователь- Рис 1.19. Схема электрической

[ЮГО соединения источников цепн с эквивалентным гене-

ратором

лее высокое напряжение U на выходных выводах а и fc, для чего и используется данный способ соединения.

Электрическая цепь рнс. 1.18 может быть заменена цепью с эквивалентным генератором, имеющим параметры и г (рис. 1,19). Согласно методу эквивалентного генератора ЭдС при холостом ходе (г = X, / = 0) должна быть равна напряжению холостого хода, Еэ Учитывая это, на основании второго закона Кирхгофа для цепи рис. 1.1 !i получим

E,U = tE,.

1.15. СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

В тех случаях, когда поминальное напряжение или номинальный ток и мощность нсточника электрической энергии оказываются недостаточными для питания приемников, вместо одного использую! два или больше источников. Существуют даа основных способа соединения источников: последовательное и параллельное.

Последовательное соединение (рис. 1.18) осуществляется обычно таким образом, ггобы ЭДС источников были направлены в одну сторону. Характерным для последовательного соединения является один и тот же ток / всех источников, на который каждый их них должен быть рассчитай.

По второму закону Кирхгофа

Соединяя источники последовательно, можно получить бо-

Внутреннее сопротивление Го, эквивалентного генератора равно сопротивлению цепи рнс. 1.18 относительно се выходных выводов, т, е.

При параллельном соединении источников (рис. 1.20) соединяются между собой положительные выводы всех источников, а также их отрицательные выводы. Характерным для параллельного соединения является одно и то же напряжение U на выводах всех источников. Для электрической цепн рис 1.20 можно написать следующие уравнения:

Как видно, при параллельном соединении источников ток и мощность внешней цепи равны соответственно сумме токов и мощностей источников. Параллельное сосдниеинс источников применяется в первую очередь тогда, когда номинальные ток




Рис. 1.20. Схема параллельного соединения источников

н мощность одного источника недостаточны для питания приемников, включают обычно источники

На параллельную работу .....члгилг

с одинаковыми ЭДС, мощностями и внутренними сопротнв.те-пнями. Используя метод узлового папряжсни.ч, нетрудно показать, что в этом случае прн 01ключеннсп внешней цепи токи источников будут равны нушо, а при подключенной внешней иепи они будут одинаковыми

Электрическую цепь рис. 1.20 можно заменить цепью с эквивалентным генератором рис. 1,19. Положив в электрической цепи рис, 1.20 / = О, что uyaci при г = гс и 1/г = О, по формуле (1.40) метода узкого напряжения получим

Е=0 -= -,

где go, = Y.8ok - внутренняя проводимость эквиянлентного генератора.

Внутреннее сопрогинление г эквивалентного генератора проще всего определить через проводимость г , = \/g,.

1.16. нелинейные эпектрическиЕ цепи

постоянного ТОКА

I.I6.I. Не.11ш( 1иые элементы электрических цепей, их вольт-arvmcpme харак>еристикв и сопротнвлеиня. Нелинейным элементом электрической цепи счи1ается элемент, значения параметров которою зависят от значения тока данною элемента нли напряжения на его выводах.

К нелинейным элементам электрических цепей относятся разнообразные электронные, полупроводниковые и ипнные приборы, устройства, содержащие намагничивающие обмогкн с ферромагнитными мaгиитoпpoвoдara (прн переменном токе), лямпы накаливания, электрическая дуга и др.


Рис. 1.21, Примеры вольт амперных характеристик: й-лииейного элемента; i>-лампы накаливания; я - полупроволиикового диода; - [риызистора (при различных г стабилитрона

ы), д- lepMopciHciopa. -

Нелинейные элементы получают в настоящее время все более широкое распространение, так как oirn дают возможность решать многие те\нические задачи. Так. с помощью нелинейных jjcmchiub можно осуществить преобразование переменного тока в постоянный, усиление

электрических сигналов, генеркроааш1е электрических сигналов различной формы, стабилизацию тока и напряжения, изменение формы анналов, вычислительные операции и т д. Нелинейные элементы нхироко используются в радио тех шпеских устройствах, в устройствах промыш-

1снной электроники, автоматики, измерительной и 1(ычииш1сльний

lenHHKH.

Важнейшей характеристикой нелинейных элементов является вольт-амперная характеристика (в. а. х.), представляющая собой зависимость между током нелинейного элемента н напряжением на его выводах: l{V) илн V[l).

Зависимость между током 1 и напряжением U любого пассивного элемента электрической цепи подчиняется закону Ома. coijiacHu которому I = V/r. Поскольку у линейных элементов с изменением тока или напряжения сопротивление остается постоянным, нх в. а. X. не отличаются от прямой (рис. (.21,а).

У нелинейных элементов в. а. х. весьма разнообразны и для чекоторых из них даны иа рис 1.21,6 - е. Там же приведены



1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91