Электрические цепи постоянного тока. Элементы электрической цепи

1.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Элементы электрической цепи
1. источники
2. приемники (потребители, нагрузка)
3. соединительные линии и провода
4. коммутационная аппаратура
5. измерительные приборы

2.

Схема - графическое изображение
электрической цепи
Схема замещения – используется при
расчете электрических цепей и
отражает свойства цепи при
определенных условиях

3.

ветвь - участок пространства между двумя узлами,
через который протекает один и тот же ток
узел – точка соединения трех и более ветвей
контур - замкнутый участок, проходящий по
нескольким ветвям так, что ни одна ветвь
и ни один узел не встречается больше
одного раза

4.

5.

С - ёмкость
Фарад [Ф]
L - индуктивность
Генри [Гн]
R - сопротивление
Ом [Ом]

6.

1
g
R
P RI
Проводимость
[См] Сименс
2
Мощность
[Вт] Ватт

7.

источники ЭДС
ЭДС (Е)– скалярная величина, характеризующая
способность стороннего (неэлектрического) поля и
индуцированного электрического поля вызывать
электрический ток
идеальный источник
реальный источник
Rвн I+ U = E

8.

Источники тока
U
I J
Rвнут

9.

Законы Кирхгофа и Ома
n
1 закон Кирхгофа
I 0
k 1
k
n – число ветвей, подходящих к данному узлу
n
2 закон Кирхгофа
Закон Ома
n
I R E
k 1
k
k
U=RI
k 1
k

10.

Расчет электрических цепей с одним источником
энергии
последовательное соединение
RЭ=R1+R2+…+Rn
R
1
I=I1=I2=…=In
параллельное соединение
1
1
1
1
gЭ
...
Rэ R1 R2
Rn
1
1
1
R2 R1
R12 R1 R2
R1 R2
R
2
R1 R2
R12
R1 R2
1
RЭ
gэ
R
RЭ
n

11.

1
1
1
R34 R3 R4
RЭ=R34+R1+R2
R3 R4
R34
R3 R4
I1=I2=I34
U ab
I3
R3
U1=R1*I1
U ab
I4
R4
U2=R2*I1
Uab=U34=R34*I1
E
I1
RЭ

12.

Баланс мощности
I R EI
2

13.

Передача энергии постоянного тока
по двухпроводной линии
Е
I
R Л RН
1. х.х. RН = ∞ IХ =0
2. к.з. RН = 0
Е
IК
RЛ

14.

Падение напряжения в линии
ΔUЛ=RЛI
1. х.х. I=0
2. к.з.
ΔUЛ =0
Е
IК
RЛ
Е
U Л R Л I R Л
Е
RЛ

15.

Напряжение на нагрузке
UН = E -ΔUЛ= RНI
1. х.х. I=0
UН = E
2. к.з. UН =0

16.

Мощность источника
РИ =UИI
1. х.х. I=0
РИ = 0
2. к.з. I=IK
UИЕ Е
РИ
РМАХ
RЛ
RЛ
2

17.

Потери мощности в линии
P RЛ I U Л I
2
1. х.х. I=0
ΔР = 0
2. к.з. I=IK
Е2
Р 2 RЛ EI K РМАХ
R Л
IК
2
3. I
1
1
E
1
2
RЛ PMAX
2 P RЛ I K
2
4
4 RЛ
4

18.

Мощность нагрузки
PН RН I 2 U Н I РИ Р IE I 2 RЛ
1. х.х. I=0
PН =0
2. к.з. RН = 0
PН =0
dPН
P
E 2 I Э RЛ 0
dI
/
H
Е
1
IЭ
IК
2 RЛ 2
1
1 2
E
E
Е
Р МАХ
PН E I K I K RЛ
2
4
2 RЛ 4R Л 4 RЛ
4
2
2
2

19.

КПД источника
I 2 RЛ
РН РИ Р
Р
1
1
РИ
РИ
РИ
IE
1. х.х I=0
η →1
2. к.з.
РИ РМАХ
PН =0
η =0

20.

21.

Методы расчета электрических
цепей постоянного тока
Метод расчета по законам Кирхгофа

22.

R1
R01
E1
I1
R1
R01
E1
I1
R3
R03
E3
I3
I1-I4-I6=0
I2+I5+I6=0
I3+I4-I5=0
I1 ( R1 R01) I 3 ( R3 R03 ) I 4 R4 E1 E3
I 4 R4 I 5 R5 I 6 R6 0
I1 ( R1 R01 ) I 2 R2 I 6 R6 E1 E2
R3

23.

I1-I4-I6=0
I2+I5+I6=0
I3+I4-I5=0
I1 ( R1 R01 ) I 3 ( R3 R03 ) I 4 R4 E1 E3
I 4 R4 I 5 R5 I 6 R6 0
I1 ( R1 R01 ) I 2 R2 I 6 R6 E1 E2
I1
I2
1
0
0
1
0
0
( R1 R01 )
0
0
0
R1 R01
R2
I3
0
0
1
R3 R03
0
0
I4
1
0
1
R4
R4
0
I5
I6
0
1
1
1
1 0
0
0
R5 R6
0
R6
E
0
0
0
E1 E3
0
E1 E2

24.

баланс мощности
I12 ( R1 R01 ) I 22 R2 I 32 ( R3 R03 ) I 42 R4 I 52 R5 I 62 R6
E1I1 E2 I 2 E3 I 3

25.

Метод контурных токов
3
E3
R03
I4
II
R4
R3
I3
I II
R5
R6 I 6
1
E1
R01
I5
I1
R1
2
I I II
0
R2
E2
I2
I) ( R1 R01 )( I I I III ) ( R3 R03 ) I I R4 ( I I I II ) E1 E3
II) R4 ( I II I I ) R5 I II R6 ( I II I III ) 0
III) ( R1 R01 )( I III I I ) R2 I III R6 ( I III I II ) E1 E2

26.

3
E3
R03
I4
II
R4
R3
I3
I II
I1
R1
I1 I III I I
I 4 I II I I
I 6 I III I II
2
I I II
0
II= I3
III= I5
IIII=- I2
R5
R6 I 6
1
E1
R01
I5
R2
E2
I2

27.

Метод узловых потенциалов
3
E3
R03
I4
II
R4
R3
I3
I II
1
1
1
g11
R1 R01 R4 R6
R5
R6 I 6
1
E1
R01
I5
I1
R1
2
I I II
0
R2
E2
I2
1 g11 2 g12 3 g13 J 11
1 g 21 2 g 22 3 g 23 J 22
g g g J
2 32
3 33
33
1 31
g11, g22, g33 - проводимости узлов
1
1
1
g 22
R2 R5 R6
g 33
1
1
1
R3 R03 R4 R5
1
g12 g 21
R6
g13 g 31
1
R4
1
g 23 g 32
R5

28.

E1
J11
R1 R01
I1
E1 ( 1 0 )
R1 R01
E2
J 22
R2
I2
E2 ( 2 0 )
R2
E3
J 33
R3 R03
I3
E3 ( 3 0 )
R3 R03
I4
I5
I6
1 3
R4
3 2
R5
1 2
R6

29.

Метод эквивалентного генератора
3
E3
R03
I4
II
R4
R3
I3
I II
R5
R6 I 6
1
E1
R01
I5
I1
R1
2
I I II
0
R2
E2
I2
EЭК
I6
RЭК R6

30.

1. короткое замыкание
R6 =0
I6К.З.
3
E3
R03
I4
II
R3
I3
E1
R01
3. Определяем напряжение на зажимах
разомкнутой ветви
U ХХ ЕЭК 1 ХХ 2 ХХ
4. Определяем эквивалентное сопротивление
ЕЭК
I 6 К .З .
5. Определяем неизвестный ток
EЭК
I6
RЭК R6
I II
R5
R6 I 6
1
2. холостой ход
g6 =0
RЭК
R4
I5
I1
R1
2
I I II
0
R2
E2
I2

31.

3
E3
R03
I4
V
4
R3
I3
R4
R5
R6 I 6
1
E1
R01
I5
I1
2
R2
R1
0
E2
I2
U14 R03I 3 R4 I 4 E3

32.

3
а 0
E3
b a R3 I 3
R03
d
3
de
в
R3
I5
f
а
I3
E2
0
e
R2
2
I2
f
а
R2
E2
0
,В
R5
2
с
в I3
R3 R03
d c E3
I2
d
f e R2 I 2
a f E2 0
R5
с E3
с b R03 I 3
e d R5 I 5
I5
f
e
,В
0
d
f
а
e
в
с
R3
R03
а
R5
R2
а
R, Ом