Теоретические основы электротехники (тоэ)

В основе ТОЭ лежат законы, описывающие работу электрической цепи.

Электрической цепью представляется реальное электротехническое устройство, физическая природа которого может быть разная (усилитель и т.д.).

Большинство электрических цепей работают посредством переменного тока, однако традиционно принято делить электрические цепи на цепи постоянного и переменного тока.

Законы и методы, лежащие в основе анализа цепей постоянного тока, применимы и для цепей переменного тока, но имеют более простой математический аппарат. Поэтому сначала изучают цепи постоянного тока.

Тема 1. Линейные элементы электрических цепей постоянного тока

1. Генерирующие устройства

2. Приемные устройства

3. Режимы работы генерирующих устройств

Электрической цепью называется совокупность генерирующих, приемных и вспомогательных устройств, соединенных между собой электрическими проводами.

1. Генерирующие устройства (источники электрической энергии) – преобразуют различные виды энергии в электрическую.

2. Приемные устройства – преобразуют электрическую энергию в другие виды энергии.

Вспомогательные устройства служат для измерения, контроля и управления режимами работы электрической цепи.

При изучении, описании и анализе электрической цепи ее отдельные элементы представляются в виде условно-графического обозначения (УГО). Используя УГО, можно любую реальную электрическую цепь представить в виде схемы, которая называется схемой электрической цепи. Провода изображаются отрезками линий.

§ 1.1. Генерирующие устройства:

1. преобразующие механическую энергию в электрическую;

2. преобразующие химическую энергию в электрическую;

3. преобразующие тепловую энергию в электрическую;

4. преобразующие световую энергию в электрическую.

На зажимах источника в процессе преобразования неэлектрической энергии в электрическую за счет работы сторонних сил наводится электродвижущая сила ( ) – ЭДС.

Если источник подключить к приемному устройству, то в цепи появится ток , а на зажимах источника создается напряжение . Зависимость напряжения на зажимах источника от его тока называется внешней характеристикой источника.

Для большинства постоянных источников эта внешняя характеристика может быть описана уравнением:

где – внутреннее сопротивление источника

или

где – ток короткого замыкания,

– внутренняя проводимость источника.

Математической моделью реального источника является схема замещения, которая строится с помощью трех идеальных элементов:

– идеальный источник напряжения (ЭДС):

,

где – параметр элемента;

– идеальный источник тока:

,

где – параметр (ток источника);

– резистивный элемент (сопротивление):

где – параметр.

С помощью этих элементов возможны две схемы замещения:

Схема 1 описывается уравнением (1), а схема 2 – уравнением (2).

Эти схемы будут эквивалентны между собой при соблюдении условий:

и .

Если , то есть , то его схема замещения может быть представлена идеальным источником напряжения.

Если , то есть , то его схема замещения может быть представлена идеальным источником тока.