1. Основы теории
При изучении теории обратить внимание на следующее.
Согласно принципу наложения токи во всех ветвях (и потенциалы во всех узлах) сложной цепи, содержащей несколько источников, могут быть рассчитаны как сумма токов (потенциалов), созданных каждым из источников, действующим в данной сложной цепи в отдельности.
Принцип взаимности означает, что любая сколь угодно сложная пассивная линейная цепь ведёт себя одинаково относительно двух любых её ветвей. В частности, если в первую ветвь включить некоторый источник эдс и измерить ток во второй ветви, то точно такой же ток получится в первой ветви, если источник эдс перенести во вторую ветвь.
Метод эквивалентного генератора нашёл
применение при выполнении однотипных
расчётов, когда в сложной цепи изменяется
только параметр исследуемого элемента
.
Согласно указанному методу достаточно
только один раз рассчитать сложную
схему, образующуюся после исключения
из неё элемента с переменными параметрами.
В результате расчёта изменённой схемы
определяются напряжение на оставшихся
выводах исключённого элемента
и сопротивление изменённой схемы
относительно выводов исключённого
элемента
.
Расчёт тока в цепи с переменным параметром
элемента проводится по формуле Ома
.
Внутреннее сопротивление источника снижает коэффициент полезного действия источника и ограничивает развиваемую источником мощность. Максимальное значение полезной мощности имеет место при сопротивлении нагрузки равном внутреннему сопротивлению источника. Кпд источника при этом составляет всего 50%.
На практике часто возникают ситуации, когда мощности одного источника не достаточно для нормального режима работы цепей. Тогда применяют составные источники с параллельным или последовательным включением в цепь каждого из них. Необходимо обратить внимание на то, что при малых значениях тока нагрузки (тем более при отсутствии полезной нагрузки) и разных значениях эдс отдельных параллельно включенных источников, между источниками протекает уравнительный ток, величина которого определяется внутренними сопротивлениями каждого из источников. В результате действия уравнительного тока выходное напряжение составного источника принимает некоторое усреднённое значение.
Анализ сложных электрических цепей часто сопровождается построением потенциальной диаграммы – зависимости потенциалов последовательно проходимых по некоторому замкнутому контуру явных и не явных узлов от суммы пройденных сопротивлений. Исследователь произвольно выбирает узел начала обхода контура и присваивает выбранному узлу нулевой потенциал и нулевое «сопротивление». Исследователь произвольно выбирает направление обхода контура.
Далее расчёт выполняется в соответствии со следующими требованиями:
- эдс, направление которой совпадает с направлением обхода контура, учитывается со знаком плюс, а падение напряжения – со знаком минус;
- потенциал очередного узла определяется как потенциал предыдущего узла плюс эдс (падение напряжения) межузлового элемента;
- «сопротивление» очередного узла определяется как «сопротивление» предыдущего узла плюс сопротивление межузлового элемента.
При составлении баланса мощностей в цепи необходимо учитывать обратимость электрических источников. Источники могут как вырабатывать так и потреблять электрическую энергию. То есть они могут работать как в качестве источника, так и в качестве приёмника. Считается, что источник вырабатывает энергию (мощность положительна), если направление эдс и тока источника совпадают, источник потребляет энергию (мощность отрицательна), если направление эдс и тока противоположны.