6. Учебно-методическое

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Рекомендуемый библиографический список

а) основной

1. Данилов А.И., Иванов П.И. Общая электротехника с основами электрони­ки. - М.: Высшая школа, 2000. - С.570.

2. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. - М.: Высшая школа, 2005. - С.542.

б) дополнительный

1. Третьяк Г.М., Тихонов Ю.Б. Электрические цепи переменного тока: учебное пособие. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2004.

2. Третьяк Г.М., Тихонов Ю.Б. Общая электротехника и электроника: учеб­ное пособие. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2006.

3. Третьяк Г.М., Тихонов Ю.Б. Электротехника и электроника: учебно-методическое пособие по лабораторным работам. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2008.

7. Методические указания по темам дисциплины 7.1. Электрические цепи постоянного тока

Изучая данную тему, необходимо иметь представление о генери­рующих устройствах, их внешних характеристиках и режимах рабо­ты, а также об основных видах приемных устройств и их условных обозначениях в схемах электрических цепей.

Следует знать основные законы и понимать свойства линейных электрических цепей, способы соединения электрических устройств, методику составления уравнений электрического состояния линейных цепей, примеры нелинейных элементов и их вольт-амперные характе­ристики.

Необходимо уметь проводить анализ линейных электрических цепей методами свертывания, эквивалентного генератора (двухпо­люсника), непосредственного применения законов Кирхгофа, узлово­го напряжения, составлять уравнения баланса электрической мощно­сти, определять ток любой ветви сложной электрической цепи мето­дом контурных токов.

Приступая к расчету электрических цепей, необходимо иметь четкое представление о схемах соединения (последовательное, парал­лельное, смешанное) как приемников, так и источников электриче­ской энергии.

В ряде случаев приходится иметь дело и с более сложными со­единениями.

При расчете электрических цепей обычно пользуются законами Ома и Кирхгофа. Электрические цепи разделяются на цепи с одним и несколькими источниками питания.

Анализ цепей с одним источником проводится двумя методами: методом свертывания схемы (определения входного или эквивалент­ного сопротивления) и методом пропорциональных величин (методом подобия).

При анализе сложных цепей используются методы непосредст­венного применения законов Кирхгофа, контурных токов, узлового напряжения и эквивалентного генератора (двухполюсника).

В большинстве случаев при расчете электрических цепей извест­ными (заданными) величинами являются электродвижущие силы (ЭДС) или напряжения источников, а также сопротивления резисто­

ров. Неизвестными (рассчитываемыми) величинами являются токи и напряжения приемников.

7.1.1. Анализ электрических цепей с одним источником питания

b

I5

I6

Е, го

Рассмотрим электрическую цепь, изображенную на рис. 1. Пусть известны величины сопротивлений R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, ЭДС Е источ­ника питания и его внутреннее сопротивление r₀. Требуется опреде­лить токи на всех участках цепи.

		R2 г		R3
Ri а	—	[ Т
		► I2 ► R4 R5
1		'	1
► т ► I I1 h				► R6

Рис. 1. Схема электрической цепи с одним источником питания

Задачи подобного рода решаются путем свертывания схемы и до­ведения ее до одного эквивалентного сопротивления, т.е. заменой по­следовательно и параллельно соединенных сопротивлений эквива­лентным сопротивлением.

(1)

Резисторы R5, R6 соединены параллельно, их эквивалентное со­противление R56 будет равно

R5 • R6

R56

R5 + R6

Сопротивление R5,6 соединено последовательно с сопротивлени­ем R₄. Эквивалентное сопротивление ветви, состоящей из сопротив­лений R4, R5, R6, будет равно

R456=R4+R56. (2)

Эквивалентное сопротивление, заменяющее сопротивления R₂, R_3j будет равно

R23=R2+R3. (3)

После проведенных преобразований схема принимает вид, изо­браженный на рис. 2, а внешнее эквивалентное сопротивление цепи определится из уравнения

(4)

экв

^R23 ' ^R456 ^R23 + ^R456

Ток I₁ определится по закону Ома

I1

E

(5)

^R23

R1

а

b

I₁

R456

'E, Г0

Рис. 2. Преобразованная схема электрической цепи с одним источником питания

Uab—IyRab, r = ^R23 ' ^R456 ^R23 + ^R456

Воспользовавшись преобразованной схемой (см. рис.2), опреде­ляем напряжение между узловыми точками а и в:

где

(6)

12 = I3 = 14

(7)

Зная напряжение и_ав, можно рассчитать токи:

^R23

^R456

(8) (9)

или

I4 = I1 -12. (10)

Схема, изображенная на рис. 1, позволяет определить токи I5, I6. Для этого найдем напряжение U56 на параллельном участке R56.

U56 = I4 • R56. (11)

Далее определяем остальные токи:

15. = ⁴_R^, (12)

16. = (13) или

I6 = I4 -15. (14)

Если известен ток до разветвления, то токи в параллельных вет­вях можно определить и другим способом.

Например, известен ток I4, нужно определить токи I5, I6. Согласно первому закону Кирхгофа

I4 = I5 +16. (15)

Согласно второму закону Кирхгофа

I5 • R5 = I6 • R6. (16)

Решая совместно (15) и (16), получим

I5 = I4 —^R^~. (17)

Для проверки правильности решения воспользуемся уравнением баланса мощностей, которое для заданной схемы (см. рис.1) запишет­ся следующим образом:

_{E • I1 = (R + го ) • I1}² _{+ (R1 + R3) • Il + R4 • I4}² _{+ R5 • I5}² _{+ R6 • I6}²_{. (18)}