Изчисляване на електрически вериги на постоянен ток

Изчисляване на конвенционалните непроменени токови вериги

Целта на изчисляването на електронната схема на непроменен ток е да се определят определени характеристики въз основа на първоначалните данни от състоянието на проблема. На практика се използват няколко метода за изчисляване на конвенционалните схеми. Някои от тях се основават на използването на еквивалентни трансформации, които правят възможно опростяването на веригата.

При еквивалентни трансформации в електронната верига се приема, че някои части се заместват от други, така че електрическите процеси в нея да не се променят и схемата да се опрости. Един от видовете такива трансформации е замяната на няколко потребители, включени последователно или паралелно, с един еквивалент.

Няколко алтернативно свързани потребители могат да бъдат сменени за една, а еквивалентната им съпротива е равна на сумата от съпротивленията на потребителите, включена на свой ред. За n потребителите можете да напишете:

r = r1 + r2 + ... + rn,

където r1, r2, ..., rn са съпротивленията на всеки от n потребителите.

При паралелно свързване на n консуматори еквивалентната проводимост ge е равна на сумата от проводимостта на отделните части, които са свързани паралелно:

ge = g1 + g2 + ... + gn.

Като се има предвид, че проводимостта е връщаща стойност по отношение на съпротивлението, е възможно да се намери еквивалентна съпротива от израза:

1 / rэ = 1 / r1 + 1 / r2 + ... + 1 / rn,

където r1, r2, ..., rn са съпротивленията на всеки от n потребители, свързани паралелно.

В личния случай, когато два консуматора r1 и r2 са свързани паралелно, еквивалентната съпротивление на веригата:

r = (r1 × r2) / (r1 + r2)

Трансформации в сложни схеми, без видима под формата на серия и паралелни части за свързване (схема 1) се започне с замяната на части, включени в основната верига триъгълник с еквивалентни елементи, свързани с звезда.

Начертаване 1. Трансформиране на части от веригата: a - свързано с триъгълник, b - с еквивалентна звезда

На Фигура 1 триъгълник от части се формира от потребителите r1, r2, r3. На фигура 1, b, този триъгълник се замества от еквивалентни елементи ra, rb, rc, свързани със звезда. Че няма промяна в потенциала в точките a, b, c на веригата, съпротивлението на еквивалентните потребители се определя от изразите:

Опростяването на началната схема може да се извърши и чрез замяна на части, свързани със звезда, верига, в която потребителите са свързани с триъгълник.

В схемата, показана на фигура 2а, можем да различим звезда, образувана от потребителите r1, r3, r4. Тези елементи са включени между точки c, b, d. На фигура 2b между тези точки има еквивалентни потребители rbc, rcd, rbd, свързани с триъгълник. Съпротивлението на еквивалентните потребители се определя от изразите:

Начертаване 2. Преобразуване на части от веригата: a - свързано със звезда, b - в еквивалентен триъгълник

Предстоящото опростяване на схемите, показани на фигури 1, b и 2, b, е възможно да се направи ограда на замествания с алтернативно и паралелно свързване на части от техните еквивалентни потребители.

При практическото прилагане на метода за изчисляване на нормалната верига трансформациите разкриват сегменти с паралелни и алтернативни връзки на потребителите във веригата и след това се изчисляват еквивалентните съпротивления на тези секции.

Ако няма такива раздели в началната верига, тогава, като приложите преходите, описани по-рано от триъгълника на части към звездата или от звездата към триъгълника, те ги проявяват.

Тези операции опростяват веригата. Прилагайки ги няколко пъти, дойдете на ум с един източник и един еквивалентен потребител на енергия. Освен това, прилагайки законите на Ом и Кирхоф, изчислете токовете и напреженията на участъците от веригата.

Изчисляване на сложни схеми на постоянен ток

В процеса на изчисляване на сложна верига, трябва да намерите някои електронни характеристики (първите течения и напрежения върху елементите) въз основа на първоначалните стойности, дадени в проблемното състояние. На практика се използват няколко метода за изчисляване на такива вериги.

За да се определят теченията на клоновете, може да се използва: метод, базиран на конкретното прилагане на законите на Кирхоф, метода на контурните течения, метода на възелите.

За да се провери правилността на изчисляването на токовете, трябва да се направи баланс на мощността. От закона за опазване на енергията следва, че алгебричната сума от правомощията на всички енергийни източници на веригата е равна на аритметичната сума на правомощията на всички потребители.

Мощността на източника на електроенергия е равна на произведението на неговия ЕМП по количеството ток, преминаващ през този източник. Ако посоката на ЕМП и тока в източника са едни и същи, мощността изгасва положително. В отрицателен случай тя е отрицателна.

Силата на потребителя винаги е положителна и равна на произведението на квадрата на тока в потребителя от размера на неговата съпротива.

Математически балансът на мощността може да бъде написан в следната форма:

където n е броят на източниците на енергия в схемата m е броят на потребителите.

Ако балансът на мощността е изпълнен, текущото изчисление е правилно.

В процеса на изготвяне на баланс на силата можете да разберете в кой режим захранващия източник работи. Ако мощността му е положителна, тя дава енергия на външната верига (например като акумулатор в режим на разреждане). При отрицателна стойност на източника на захранване, той изразходва енергия от веригата (режим на зареждане на батерията).

Patskevich VA

Училище за електротехник