Лекция 2 Источники питания электрических цепей

ЛЕКЦИЯ 2
Источники питания электрических цепей

Источники ЭДС	Источник тока
Схема замещения реального источника ЭДС напряжение на зажимах АВ источника определяется по уравнению: U=E-I·Rвн Rвн - внутреннее сопротивление источника, обусловленное нагревом материала из которого состоит источник. Схема замещения идеального источника ЭДС Rвн=0, следовательно напряжение на зажимах АВ источника определяется как U=E	Схема замещения реального источника тока когда, Rвн → ∞ напряжение на зажимах АВ источника определяется по уравнению: I=J-Iн; I=E·Gвн – U·Gвн где J=E/Rвн ; E=J/Gвн ; G=1/Rвн Идеальный источник тока, когда Gвн << Gн Ток в нагрузке будет равен: I=E·Gвн

Внешние характеристики источника ЭДС

Внешние характеристики источника тока

Режимы работы источника постоянного тока

1. Режим холостого хода соответствует разомкнутым зажимам источника, при этом ток в нагрузке отсутствует I = 0, следовательно U_хх = Е и мощность в нагрузке
Р_хх = Е·I = 0
этот режим используется для измерения ЭДС источника.
2. Режим короткого замыкания создается при замыкании зажимов источника накоротко, т.е. напряжение на нагрузке равно нулю, т.к. ее сопротивление равно нулю R_н=0, следовательно, U_н = 0 и ток короткого замыкания определяется: I_кз = E/R_вн = E·G_вн, обычно это аварийный режим, при котором I_ном<<I_кз, где I_ном это ток, на который рассчитан элемент. Мощность в нагрузке в этом случае равна нулю Р_н = I²·R_н = 0.
3. Согласованный режим работы источника и нагрузки, когда R_вн = R_н и характеризуется максимально возможной мощностью передачи от источника к приемнику

ток источника	I = E/(Rвн + Rн)
мощность приемника (нагрузки)	Pн = UI = I²·Rн = RнE²/(Rвн +Rн)²= E²/4Rвн
мощность источника	Pист = E·I = E²/(Rвн +Rн) = E²/2Rвн Рн = 0,5·Рист

4. Номинальный режим – работа источника и приемника при номинальных значениях токов и напряжений, на которые они рассчитаны.

Баланс мощностей

Составляем уравнения для определения мощности приемника:
ΣР_пр = Σ I²·R
Составляем уравнения для определения мощности источника:
ΣP_ист =Σ E·I
Баланс сходится при условии равенства уравнений мощностей источника и приемника, т.е.: ΣР_пр = ΣP_ист
Баланс считается сошедшимся, если погрешность не сходимости составляет не более 2%.
Эквивалентные преобразования пассивных участков электрической цепи
Соединения бывают: последовательное, параллельное и смешанное, звезда, треугольник, мостовое.

1. 
   Последовательное соединение, когда ток в каждом элементе один и тот же.
   

U1 U2 U3 R1 R2 R3 I U

Rэкв = R1+R2+R3 I = E/R экв U = U1+U2+U3 = =R1·I + R2·I + R3·I = R экв ·I

Свойства последовательного соединения:
а) Ток цепи и напряжения зависит от сопротивления любого из элементов;
б) Напряжение на каждом из последовательно соединенных элементов меньше входного;
U_i < U
в) Последовательное соединение является делителем напряжения.
2. Параллельное соединение
Соединение, при котором все участки цепи присоединяются к одной паре узлов, находящихся под воздействием одного и того же напряжения.

Iвх = I1+I2+I3 I1 = U/R1 = UG1 I2 = U/R2 = UG2 I3 =U/R3 = UG3 Iвх = U·ΣGi

Свойства параллельного соединения:

1. 
   Эквивалентное сопротивление всегда меньше наименьшего из сопротивлений ветвей;
   
2. 
   Ток в каждой ветви всегда меньше тока источника. Параллельная цепь является делителем тока;
   
3. 
   Каждая ветвь находится под одним и тем же напряжением источника.
   

3. Смешанное соединение
Это сочетание последовательных и параллельных соединений

МЕТОД ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ

4

Соединение треугольником
. Соединение звездой и треугольником

Соединение звездой

Формулы перехода из звезды в треугольник и наоборот

5. Мостовое соединение

Рассчитывается схема методом эквивалентного генератора, если на выход подключить нагрузку.

Определить Uвых = φа - φв при отключенной нагрузке

Если все сопротивления одинаковые, то напряжение на выходе равно 0.

Лекция 2