2.6. Метод эквивалентного генератора

Возможность замены любой цепи относительно выделенных зажимов

реальным источником

Е сли в электрической цепи необходимо определить ток только в одной из ветвей, то используют метод эквивалентного генератора. Суть его заключается в том, что любую цепь по отношении к выделенным зажимам можно представить эквивалентным реальным источником ЭДС. Причем ЭДС равна напряжению холостого хода: . Рис. 2.8

Сопротивление же равно входному сопротивлению относительно выделенных зажимов при условии закороченных источниках ЭДС и отключенных источниках тока.

2.7. Электрическая энергия и работа. Мощность электрической цепи, баланс мощностей

Представление работы и мощности электрического тока,

условие баланса мощностей

Работа источника электрического тока определяется по формуле:

Работа электрического тока протекающего через сопротивление R_вн –

Работа и энергия – понятия равноценные. Энергия – способность источника совершать работу. Чтобы измерить энергию источника, надо измерить работу, которую он совершает, расходуя эту энергию. Измеряется энергия и работа в Джоулях (Дж).

На практике за единицу энергии принимают 1 кВт·ч = 3600000 Дж.

Электрическая мощность – это физическая величина, характеризующая быстроту передачи или преобразования электрической энергии:

Измеряется мощность в ваттах (Вт).

Мощность, отдаваемая потребителю (приемнику)

Непосредственно из закона сохранения энергии следует, что мощность генерируемая источниками равна мощности потребления

.

Это выражение называют балансом мощностей цепи. Его используют для проверки расчета цепи.

Вопросы к теме

1.Какие цепи постоянного тока? Какие источники относятся к источникам постоянного тока? Как обозначаются ток, напряжение и ЭДС постоянного тока?

2. Что такое внешняя характеристика тока? Каковы внешние характеристики идеального и реального источника.

3. Как используются законы Кирхгофа для расчета цепей? Каковы правила составления уравнений?

4. Каковы свойства цепи с последовательным и параллельным соединением

сопротивлений.

5. В чем суть и когда используется метод контурных токов для расчета цепей?

6. В чем суть и когда используется метод узловых напряжений для расчета цепей?

7. В чем суть и когда используется метод эквивалентного генератора?

8. Работа и мощность электрического тока, условие баланса мощностей.

9. Нелинейные элементы, чем характеризуются, как обозначаются?

10. В чем заключается графический метод расчета цепи с нелинейными элементами?

Тема 3. Анализ электрических цепей синусоидального тока.

3.1. Синусоидальные ток, напряжение, эдс

Аналитическое представление гармонических величин, среднее

и действующие значения.

Промышленный ток изменяется по гармоническому закону, также как изменяются Э.Д.С. и напряжения:

i = I_m sin t или i = I_m cos ( t + ψ_i)……………………………..

e = E_m sin t или e = E_m cos ( t + ψ_e) …………………

u =U_m sin t или u = U_m cos ( t + ψ_u)…………………

где i, е, u – мгновенные значения тока, э.д.с. и напряжения соответственно;

I_m , E_m , U_m - амплитудные (максимальные) значения тока, э.д.с. и напряжения;

= 2πƒ – угловая (круговая) частота;

ψ_i , ψ_u , ψ_e – начальные фазы, измеряются в радианах иногда градусах, важны при нахождении соотношений между различными синусоидальными величинами.

Отметим, что в цепи синусоидального тока сказывается действие катушек, которые характеризуются основным параметром – индуктивностью (L) – мерой запасов в цепи энергии магнитного поля. Кроме того, здесь проявляется элементы запасающие энергию электрического поля – конденсаторы, обладающие параметром – емкостью (С).

Гармонический ток еще характеризуются средним и действующим значениями.

Среднее значение переменного тока равно величине постоянного тока, при котором через поперечное сечение проводника проходит такое же количество электричества, что и при переменном токе. Обозначается среднее значение тока, напряжения и ЭДС соответственно , на среднее значение тока реагируют приборы магнитоэлектрической системы.

Определяются средние значения по формулам:

, , .

Эффективным или действующим значением переменного тока называется такой ток, который за одинаковый промежуток времени выделит в одном и том же проводнике такое же количество теплоты, что и данный переменный ток. Определяется действующее значение переменного тока, напряжения и ЭДС по формулам:

, , .

Практическое значение действующего значения велико.

1. Его регистрируют большинство измерительных приборов (с электромагнитной, динамической, ферродинамической и др. измерительными системами).

2. Шкалы всех приборов градуируются для отсчета действующего значения