Соединения Активная мощность трехфазной системы Понятия  об импульсных устройствах, электронный ключ Источники электромагнитного поля Мощность, выделяемая в цепи переменного тока

Расчеты электрических цепей

Переходные процессы в линейных цепях Классический метод расчета переходных процессов. Законы коммутации и начальные условия. Расчет переходного процесса в цепи с двумя накопителями энергии. Операторный метод расчета. Расчет переходного процесса при воздействии напряжения или тока, изменяющегося по любому закону (интеграл Дюамеля).

Соединение сопротивлений.

Соединение сопротивлений бывает последовательным, параллельным и смешанным.

1) Последовательное соединение.

При последовательном соединении ток, текущий через все сопротивления, одинаковый, а падения напряжения разные (рис.5.15).

Рис.5.15. Последовательное соединение сопротивлений.

 , откуда следует, что

 

2) Параллельное соединение.

При параллельном соединении падения напряжения на всех сопротивлениях одинаковые, а токи, текущие в них, разные (рис.5.16).

Рис.5.16. Параллельное соединение сопротивлений.

 , откуда следует, что

8. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля – Ленца.

При протекании по проводнику электрического тока проводник нагревается. Нагревание происходит за счет работы, совершаемой силами поля над носителями заряда:

,

Рис.5.17. Проводник с током.

Джоуль (Joule J., 1818-1889) и независимо от него Э.Х.Ленц (1804-1865) установили экспериментально, что количество теплоты, выделяющейся в проводнике, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени протекания тока:

Если сила тока изменяется со временем, то за промежуток времени Δt = t2 – t1 выделится теплота:

Написанные соотношения выражают собой закон Джоуля – Ленца.

Если теплоту измерять в калориях, то: .

Количество теплоты, выделяющееся в единице объема проводника за единицу времени, называется удельной мощностью:

 , где - плотность тока.

Это соотношение представляет собой закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме:

Работа, производимая током за единицу времени, называется мощностью:

.

Размерность мощности в СИ: (ватт).

9. КПД источника тока.

Перемещая электрические заряды по замкнутой цепи, источник тока совершает работу. Различают полезную и полную работу источника тока. Полезная работа – это та, которую совершает источник по перемещению зарядов во внешней цепи; полная работа – это работа источника по перемещению зарядов во всей цепи:

 - полезная работа;

 - полная работа.

Соответственно этому, различают полезную и полную мощность источника тока:

Коэффициентом полезного действия (КПД) источника тока называют отношение:

Выясним, при каком сопротивлении внешней цепи  полезная мощность максимальна.

Имеем: , где ;

, откуда

 .

Рис.5.18. Зависимость Рполезн от R.

 Условие  называется условием согласования источника и нагрузки. В этом случае мощность, выделяемая источником во внешней цепи, максимальна (рис.5.18). Отметим, что при выполнении условия согласования КПД источника тока , то есть максимальная полезная мощность и максимальный КПД несовместимы. Из приведенного графика видно также, что одну и ту же полезную мощность можно получить при двух различных сопротивлениях внешней нагрузки .

5.   Определение свободной составляющей.

Составим характеристическое уравнение по методу входного сопротивления. Схема для написания характеристического уравнения приведена на рис. 24.

Само уравнение имеет вид

.

 

Рис. 24. Схема для написания характеристического уравнения примера 5.2

Далее приведем полученное уравнение к общему знаменателю и числитель приравняем к нулю:

,

,

,

.

Решая квадратное уравнение, найдем его корни:

 с-1,  с-1.

Следовательно, процесс носит апериодический характер, и свободная составляющая примет вид:

6. Определение постоянных интегрирования. Уравнение для определения свободной составляющей содержит две постоянных интегрирования, следовательно, для нахождения А1 и А2 решим систему уравнений:

Для момента времени , учитывая, что  А/с, получим:

Решая систему уравнений, получим

Уравнение для , А, имеет вид:

.

Самостоятельное решение студентами индивидуальных задач

Для электрических цепей (прил. 1) в соответствии с предложенным преподавателем вариантом определить

Нелинейные элементы. Свойства нелинейных цепей. Методы расчета нелинейных цепей постоянного тока: графические, аналитические, численные. Магнитные цепи. Аналогия уравнений магнитных и электрических нелинейных цепей. Особенности расчета режимов нелинейных цепей переменного тока. Высшие гармоники и комбинационные колебания. Методы расчета нелинейных цепей переменного тока: графические и аналитические.
Магнитные цепи при постоянных токах