Презентация Постояннй ток новый август 2005

Теоретические основы электротехники Кафедра ТОЭ НГТУ 1. ч. 1 Линейные электрические цепи 1. 1 Электрические цепи постоянного тока 1. 2 Электрические цепи переменного тока 1. 3 Переходные процессы в электрических цепях 2. ч. 2 Нелинейные электрические цепи 2. 1 Нелинейные электрические цепи постоянного тока 2. 2 Нелинейные электрические цепи переменного тока 2. 3 Переходные процессы в нелинейных электрических цепях

Кафедра ТОЭ НГТУU 2 (t) U 1 (t)

Содержание лекции 1. Введение 1. 1Вольтамперные характеристики источников и приемников энергии. 1. 2 Схемы замещения источников и приемников энергии. 1. 3 Электрическая цепь. Узлы и ветви электрической цепи. 2. Методы расчета электрических цепей. 2. 1 Законы Ома и Кирхгофа. 2. 2 Применение законов Кирхгофа для расчета электрических цепей. 2. 3 Баланс мощности. U 2 (t) U 1 (t) Кафедра ТОЭ НГТУ

Простейшая электрическая установка Электрическая установка состоит из : 1. Источника электрической энергии 2. Соединительных проводов(линии) 3. Приемников электрической энергии Кафедра ТОЭ НГТУпровода Источник Приемник. Электрические лампочки. А ккумуляторная батарея. U 2 (t) U 1 (t) Совокупность трех элементов – источника, приемника и соединительных проводов представляет собой электрическую цепь

Кафедра ТОЭ НГТУДля облегчения изучения процессов в электрической цепи ее заменяют эквивалентной схемой замещения Схема замещения. E r а вr вн 1 2 U 12 Элементы электрической цепи Источник ЭДС Сопротивление (Нагрузка)r вн 1 2 а в. U 2 (t) U 1 (t)

Вольтамперные характеристики (ВАХ) сопротивлений Кафедра ТОЭ НГТУа)-нелинейных сопротивлений U IU 1 (I 1 ) U 2 (I 2 ) а)R I U в)-линейных сопротивлений U IU 2 (I 2 )U 1 (I 1 ) В) I UR

Внешние характеристики источников ЭДС Кафедра ТОЭ НГТУU 2 (t) U 1 (t) I, AU U(I)=E-Ir вн E в Вах реального источника эдс(внутреннее сопротивление линейное)U(I)= E- Ir вн E- I k 0U B I , A Вах реального источника эдс (внутреннее сопротивление нелинейное)

E RR вн 1 2 а в. I U a в E R 1 2 а в. I U a в. Схемы замещения источников энергии R вн << R Кафедра ТОЭ НГТУU 2 (t) U 1 (t)

J k rr в н E RR вн 1 2 а в. I U a в. Преобразование источника тока в источник ЭДС и обратно Кафедра ТОЭ НГТУU 2 (t) U 1 (t)

Порядок преобразования источника тока и источника ЭДС Кафедра ТОЭ НГТУ 1. Источник тока в источник ЭДС 1. 1 Выбираем любое сопротивление цепи, включенное параллельно источнику тока и считаем его внутренним сопротивлением источника тока. 2. 2 Определяем величину ЭДС Е = Ј к R вн 3. 2 Э. Д. С. и R вн включаем последовательно в цепь вместо преобразованного участка.

2. Источник ЭДС в источник тока 2. 1 Отыскиваем сопротивление, включенное последовательно с источником ЭДС, которое считаем его внутренним сопротивлением. 2. 2 Определяем величину тока источника тока k âíE I R 2. 3 Включаем источник тока и выбранное сопротивление последовательно вместо преобразованного участка. Направление источника тока такое же, как у преобразуемой ЭДС.

Узлы и ветви электрической цепи Узел( 1, 2 ) — часть электрической цепи , где соединяется не менее трех ветвей. Ветвь -участок электрической цепи, размещенный между д вумя узлами. Если ветвь содержит источник эдс или тока, то она называется активной, если нет- пассивной. Кафедра ТОЭ НГТУU 2 (t) U 1 (t) R 1 R 2 R

Условно-положительные направления токов и напряжений R 2 R 3E 2 U 12 R I aba b U ab. U 2 (t) U 1 (t) Кафедра ТОЭ НГТУR 1 E 1 1 2 I

З а к о н ы К и р х г о ф а m k kn k kk ERI 11 Первый закон Кирхгофа Второй закон Кирхгофа n k k. I 1 0U 2 (t) U 1 (t) Кафедра ТОЭ НГТУ

Формулировка законов Кирхгофа 1 закон Кирхгофа: Алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю 2 закон Кирхгофа: В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма напряжений на элементах контура равна алгебраической сумме ЭДС.

Применение законов Кирхгофа. U 2 (t) U 1 (t) Кафедра ТОЭ НГТУПервый закон Кирхгофа -I 1 -I 2 + I 3 + I 4 + I 5 -I 6 =0 * В уравнении * все токи втекающие в узел имеют знак плюс , а все вытекающие знак минус. I 1I 2 I 3 I 4 I 5 I

Кафедра ТОЭ НГТУR 4I 4R 5 R 2 R 3R 6 E 4E 6 I 3I 2 I 5I 6 I 1 R 1U 2 (t) U 1 (t) Второй закон Кирхгофа Напряжения , совпадающие с направлением обхода контура, имеют знак плюс , несовпадающие знак минус I 1 R 1 — I 2 R 2 + I 3 R 3 – I 4 R 4 +I 5 R 5 + I 6 R 6 = E 6 –

U 12R 1 R 2 R 3E 1 E 2 1 2 I н. о. Закон Ома для участка цепи Кафедра ТОЭ НГТУU 2 (t) U 1 (t) IR 1 +IR 2 +IR 3 -U 12 =E 1 +E 2 321 2112 RRR EEU I

Кафедра ТОЭ НГТУU 2 (t) U 1 (t)

Кафедра ТОЭ НГТУU 2 (t) U 1 (t) IE R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 IR 1 +IR 2 +IR 3 +IR 4 +IR 5 =E I(R 1 +R 2 +R 3 +R 4 +R 5 )=E R 1 +R 2 +R 3 +R 4 +R 5 =R Э ЭR E I R Э –входное сопротивление относительно зажимов ЭДС Последовательное соединение

Кафедра ТОЭ НГТУU 2 (t) U 1 (t) Параллельное соединение E R 1 R 2 R 3 R 4 R n. I I 1 I 2 I 3 I 4 I n ; R E I, , R E I, R E In n 3 3 2 2 1 1 n 321 IIIII Кафедра ТОЭ НГТУ

G R 1 R 1n 321 G R 1 R 1 n 321 ýê â 1 R G Кафедра ТОЭ НГТУКафедра ТОЭ НГТУU 2 (t) U 1 (t) Формулы для параллельного соединения сопротивлений 1 2 ýê â 1 2 R R R

Формулы для расчета токов в параллельных ветвях. U 2 (t) U 1 (t) Кафедра ТОЭ НГТУR 1 R 2I 1 I 2 I U 12 21 21 Э 12 RR RR IIRU 21 1 212 2 RR R I RU I 21 2 1 12 1 RR R I RU I Если ток I задан, то

2 1 1 2 R I I R R Правило расчета токов в двух ветвях соединенных параллельно

Н епосредственное применение законов Кирхгофа для расчета электрических цепей. U 2 (t) U 1 (t) Кафедра ТОЭ НГТУ 1. Выбирают положительные направления токов в ветвях цепи 2. Выбирают ( n-1) узел и записывают для них уравнения по первому закону Кирхгофа. 3. Произвольно выбирают ( m — n+1) количество взаимно — независимых контуров и выбрав направление обхода контуров, записывают уравнения по второму закону Кирхгофа. 4. Решая полученную систему, находят токи в ветвях. n- число узлов, m -число ветвей

Пример0IIIIk 321 I к b Для узла а : 213322 EERIRI Е 1R 1 R 2 R 3I 1 I 2 I 3Н. 0. а Е 2 1 ый контур 2 ой контур Для 2 го контура. U 2 (t) U 1 (t) Кафедра ТОЭ НГТУДля 1 го контура 12211 ERIRI

Баланс мощностей – равенство генерируемых и потребляемых в электрической цепи мощностей ( закон сохранения энергии в электрической цепи). m 1k k 2 kk n 1k kkk. RIJUIE J k — ток источника тока U k — напряжение на источнике тока

Е I Р=Е I >0 Е I Источник ЭДС Р=Е I 0J k U k J k U K Р= U k J k <0 Источник тока Знаки мощностей источников Если мощность источника тока или источника напряжения положительна, то он работает как генератор, т. е. отдает энергию, если отрицательна, то источник работает как потребитель.

Е 1R 1 R 2 R 3I 1 I 2 I 3а Е 2 U J J k. Пример Проверка решения с помощью уравнения баланса мощности Напряжение на источнике тока U J +I 1 R 1 =0 ; U J = I 1 R 1 Мощность источников питания Р ген=-Е 1 I 2 -E 2 I 3 -U J J K Потребляемая мощность P потр =I 1 2 R 1 +I 2 2 R 2 +I 3 2 R 3 Решение считается точным, если Рген = Р потр. На практике решение задачи признается правильным, если%5%100 Ð ÐÐ ãåí ïîòðãåí Кафедра ТОЭ НГТУU 2 (t) U 1 (t)