9.Метод эквивалентного генератора. Передача энергии от генератора к нагрузке

Метод эквивалентного генератора (МЭГ) применяется в случае, если требуется определить ток, напряжение и мощность только в одной ветви сложной электрической цепи. В этом случае нужная ветвь выделяется, а остальная часть схемы рассматривается относительно этой ветви как двухполюсник (рис.2.16) . Если в двухполюсник входят источники энергии, не компенсирующие друг друга, то он является активным.

Рисунок 2.16 — Представление части цепи в виде активного двухполюсника

Такой двухполюсник обладает определенной эквивалентной ЭДС (напряжение холостого хода на зажимах двухполюсника) и определенным внутренним сопротивлением (эквивалентное сопротивление двухполюсника относительно внешних зажимов). Таким образом, весь сложный активный двухполюсник можно представить в виде одного реального источника ЭДС или тока, отсюда еще одно его название — эквивалентный генератор.

Теорема об эквивалентном генераторе (теорема Тевенена). Значение тока в ветви не изменится, если электрическую цепь, к которой подключена данная ветвь, заменить эквивалентным генератором с ЭДС, равной напряжению на зажимах разомкнутой ветви, и внутренним сопротивлением, равным сопротивлению всей цепи относительно зажимов рассматриваемой ветви.

Метод эквивалентного генератора предполагает:

Определение параметров активного двухполюсника (ЭДС и внутреннего сопротивления) по расчетной схеме, полученной при удалении ветви с искомым током. Применяется любой из расчетных методов.

. Нахождение искомого тока в отдельной ветви. Применяется закон Ома для контура, включающего эквивалентный генератор и сопротивление данной ветви.

ДОДЕЛАТЬ

10. Баланс мощностей в цепях постоянного тока

Баланс мощностей по сути отображает закон сохранения энергии в электрической цепи. Он предполагает равенство мощности, развиваемой источниками энергии данной цепи, и мощности, потребляемой всеми приемниками этой же цепи. Напомним, что мощность, развиваемая источником ЭДС на участке цепи ab, определяется как , а источника тока . Величина мощности положительна в случае, если знаки сомножителей совпадают, т.е. направление действия источника и тока (напряжения) в ветви совпадают. При противоположных направлениях мощность источника отрицательна. Таким образом, при составлении баланса мощностей сумма мощностей, развиваемых источником, является величиной алгебраической. Сумма мощностей, потребляемых приемниками, является арифметической: .

Для примера составим баланс мощностей для цепи, приведенной на рис.2.10 :

.

Баланс мощностей обычно составляется для проверки правильности решения электротехнических задач.

11. Делители напряжения и тока. Резистивный мост.

Резистивный делитель напряжения. Резистивный делитель постоянного напряжения является неотъемлемой частью любого электронного устройства. Он обеспечивает заданный режим питания отдельных элементов и блоков устройства, обеспечивая получение напряжений, составляющих определенную долю входного напряжения. Рассчитываются резистивные делители напряжения по закону Ома для пассивной ветви. Для цепи, приведенной на рис.2.19, можно записать:

.

Рисунок 2.19 — Резистивный делитель напряжения

С практической точки зрения это означает, что в последующую цепь можно подать как все входное напряжение , так и «отвести» определенные его части . Это достигается путем расчета номиналов резисторов при заданном входном напряжении и токе. Делитель напряжения используется в вольтметрах. Последовательно с измерительной головкой включается добавочный резистор с большим сопротивлением, что позволяет пренебречь падением напряжения на измерительной головке и повысить точность измерения.

Резистивный делитель тока. Резистивный делитель постоянного тока (рис.2.20) присутствует практически в каждом электронном устройстве. Он обеспечивает заданные токи в цепях отдельных элементов и блоков устройства, которые составляют определенную долю входного тока.

Рисунок 2.20 — Резистивный делитель тока

Рассчитываются резистивные делители тока по первому закону Кирхгофа и закону Ома для пассивной ветви. Для цепи, приведенной на рис.2.20, можно записать: .

Делитель тока применяется в амперметрах. Параллельно с измерительной головкой включается резистор (шунт) с небольшим сопротивлением, через который проходит большая часть входного тока. Это позволяет пропустить через измерительную головку минимальный ток и повысить точность измерения.

Резистивный мост. Резистивный мост (мост Уитстона) очень часто применяется в измерительных устройствах. Мостовая схема состоит из двух параллельно включенных ветвей — делителей напряжения (рис.2.21). Если параметры обоих делителей абсолютно одинаковы, то мост сбалансирован. Условие баланса моста: , , в этом случае показание вольтметра . В процессе измерения в одну из диагоналей моста (например, вместо ) включается датчик с неизвестным сопротивлением, тогда для восстановления баланса необходимо подстроить сопротивление , по величине которого косвенно определяется измеряемая величина. В измерительной технике используются и несбалансированные измерительные мосты, в которых напрямую измеряется напряжение разбаланса моста .

Рисунок 2.21 — Резистивный мост