Электротехника_и_электроника_книга_1_электрические_и_магнитные_цепи_Герасимов_В.Г._ Кузнецов_Э.В.,_Николаева_О.В. (Хорошая книга по элтеху), страница 3

1.6, а), поэтому их называют нелинейными элементами (выпрямительные диоды, стабилит роны и др.) . Л и н е й н ы е п а с с и в н ь! е э л е м е н т ы имеют линейную ВАХ, показанную на рис. 1.6, б. Сопротивление линейных элементов не !3 Рис. 1.6, Нелинейная (а) и линейная (б) ВАХ лриемников, условные обозначения нелинейного (в) и линейного (г) резистивных элементов б/ г) (( = (у/1 = (т()/тг)тйа = тягла, (1.11) где гл(, лег и лэ — масштабы напряжения, тока и сопротивления. Я Единицей сопротивления является ом (Ом), Величину, обратную сопротивлению, называют э л е к т р и ч е с к о й п р о в о д и м о с т ь ю и обозначают буквой С: б = 1/Л.

(1.12) Единицей электрической проводимости является сименс (См) . Зависимость тока от напряжения в линейном элементе определяется законом Ома: 7 = ((/гс. (1.13) Условные графические обозначения нелинейного и линейного резистивных элементов приведены соответственно на рис. 1.6, в, г. ВАХ источников электрической энергии, которые часто называют в не шни ми характеристиками, такжемогут бытьнелинейными и линейными (рис. 1.7).

У большинства источников электрической энергии напряжение на нх зажимах с ростом тока уменьшается засчетпаденнянапряженияна внутреннем сопротивлении вт' Если считать постоянными ЭДС Е и внутреннее сопротивление 11 вт' то внешняя характеристика источника электрической энергии будет линейной (рис. 1.7, б) и математически может быть описана уравнением (у = Š— гг 1. вт (1.14) Рис.

1.7. Нелинейнан (а) н линейная (б) внешние характеристики лоточников электрической б/ энергии зависит от напряжения, при этом тангенс угла наклона прямой к оси тока определяет электрическое сопротивление элемента: в! а! бу Рис. 1.9. Схема замсщслнн рсального источника (а) н схема замсщснни цени, сосгоащса из источника и лассивлого ирнсмника (б) Рис. 1.8. ВАХ (а), условнос обозначение (б), зажимы (лолюга) (е) идеального источника ЭДС Таблица 1.1 Ответы; 1.Я =1 Ом; 2. Е=240В; 3. 1 =10 А; 4. У= 230 В.

Реальному источнику электрической энергии (Я„~ Ф О) соответствует с х е м а замещения, состоящая из идеальногоисточника ЭДГ Е и резистивного элемента, сопротивление Я„которого равно внутреннему сопротивлению источника (рис. 1.9, а) . * Длл щмостоатсльноа работы сгудснтов во всех главах помещены мною- вариантные задачи (отмечены звездочками) . 15 Если внутреннее сопротивление источника много меньше сопротивления приемника (Я ь Ял), то при определенных изменениях тока напряжение У практически остается неизменным и равным ЭДС Е. Такой источник электрической энергии называют и д е а л ь н ы м и с т о ч н и к о м ЭДС.

ВАХ идеа льного источника ЭДС приведена на рис. 1,8, а, а его условное графичсщ,ое обозначение — на рис. 1.8, б. Поскольку напряжение источника в этом случае является неизменным (У = Е), на схемах вместо источника ЭДС часто показывают зажимы, к которым приложено напряжение У (см.

рис. 1.8, в). Задача 1.1». Генератор постоянного тока (ГПТ) имеет параметры, задзнные табл. 1.1. Определить недостающий параметр. Схема замещения электрической цепи — это математическая модель реального устройства, учитывающая физические процессы, происходящие в реальном устройстве. Математическая модель строится из идеальных элементов, соединенных таким образом, что уравнения схемы замещения соответствуют математическому описанию реальных объектов. Схемы замещения отображают свойства электрической цепи при определенных условиях.

Одной и той же электрической цепи для разных условий могут соответствовать несколько различных схем замещения. В схемах замещения электрических цепей используют универсальные обозначения источников и приемников электрической энергии независимо от вида энергии, преобразуемой в электрическую в источниках электрической энергии, и от вида энергии, в которую преобразуется электрическая энергия в приемниках.

Следовательно, вместо многочисленных условных графических обозначений источников и приемников электрической энергии (см. рис. 1.2 и 1.3) в схемах замещения применяют единые обозначения источников ЭДС и резистивных элементов (см. рис. 1.9, а и 1.6, в, г). Резисгивный элемент в схеме замещения может быть отнесен к любому элементу электрической цепи, в котором происходит необратимый процесс преобразования электрической энергии в другой вид энергии.

Бели к источнику электрической энергии подключен пассивный приемник с сопротивлением )1„, то электрическую цепь можно представить ее схемой замещения, состоящей из идеального источника ЭДС Е и двух резистивиых элементов с сопротивлениями Я и Яп (см. рис. 1.9, б). Для однозначности описания процессов, происходящих в цепи, необходимо знать не только значения токов и напряжений, но также их направления. Стрелки, поставленные на схемах, указывают направления ЭДС, напряжений и токов, для которых значения обозначенных величин положительны. Из физики известно, что за положительное направление тока принято направление движения положительных зарядов, за положительное направление ЭДС вЂ” направление действия сторонних снл на положительный заряд, за положительное направление напряжения — направление убьвания потенциала.

Так как положительные заряды внутри источника движутся в направлении сторонних сил, то положительные направления тока н ЭДС совпадают. В приемнике положительные заряды движутся в направлении убывания потенциала, следовательно, положительные направления тока и напряжения приемника совпадают. В схеме замещения неразветвленной электрической цепи (см. рис. 1.9, б) ЭДС Е, направленная внутри источника от "минуса" к "плюсу" создает ток У того же направления, который определяется по закону Ома для всей цепи: (1.15) У = Е/()2ы + Еп) ли При этом напряжсние У=Я 1 = " Е, а мощность приелзника л +л и вт УХ 11 Р Е )з Е п и Рассмотрим теперь неразветвлснную цепь, состоящую из генератора постоянного тока и аккумуляторной батареи, находящейся в режиме подзарядки. Пользуясь условными обозначениями источников (см.

рис. 1.2), изобразим схему такой простейшей цепи (рис. 1.10, а). Генератор постоянного тока — это источник электрической энергии, его схема замещения представлена на рис. 1.9, а. Аккумулятор, находящийся в режиме подзарядки — активный приемник, в котором процесс преобразования энергии сопровождается возникновением ЭДС, направленной противоположно направлению тока. Приложенное к активному приемнику напряжение уравновешивает противо-ЭДС и падение напряжения на внутреннем сопротивлении Явт, т. е. всегда больше электродвижущей силы приемника (1.16) вт ВАХ приемника, построенная по выражению (1.16), приведена на рис. 1.10, б.

При составлении схемы замещения генератор заменяют идеальным источником ЭДС Е, и резистивным элементом Е, а вт,* аккумуляторную батарею — идеальным источником ЭДС Ез и резистивным элементом Яв (см. рис. 1.10,в). )газ Рис. 1.1О. Схема цепи, состоящая нз генератора и аккумтяятора (а), ВАХ актив. ного приемника 1б) и схема замещения цепи 1а) 2 Зак,тяя г Ток в схеме совпадает по направлению с ЭДС Е, и противоположен ЭДС Ез. Напряжение, приложенное к зажимам приемника, направлено от зажима а с высшим потенциалом к зажиму Ь с низшим потенциалом.

Ток в такой схеме ат вт )' Из выражений (1.14) и (1.16) следует, что ток источника 1 = (Š— Ц)1й а ток активного приемника 1 = (У Е))К,. (1,17а) (1.17б) В общем случае ток в ветви, содержащей ЭДС и резистивный элемент еЕеУ л (1.18) и Š— — 1 ет А вт (1.19а) или (1.19б) 1 = ЕС вЂ” УС Проведем рассуждения аналогичные тем, которые были приведены при построении последовательной схемы замещения источника. Если считать постоянными ЭДС Е и внутреннюю проводимость Сет, то характеристика 1(У) источника будет линейной (рис. 1.11, а), с ростом напряжения У ток 1 в приемнике уменьшается.

18 Это выражение называют о бо бщ е н н ы м законом О ма для активной ветви, согласно которому ток активной ветви равен алгебраической сумме его напряжения и ЭЯС, деленной на сопротивление ветви. ЭДС и напряжение берут со знаком плюс, если их направления совпадают с направлением тока, и со знаком минус, когда их направления противоположны направлению тока. Схема замещения источника (см. рис. 1.9, а) представляет собой последовательное соединение идеального источника ЭДС Е и резистивного элемента Л . Возможна и другая схема замещения, содержащая элементы, включенные параллельно. Для получения такой схемы замещения преобразуем выражение (1.14), разделив все его члены на Я сову а) г) (у 6 а) Рис. 1.11.

ВАХ реального (а) и идеального (б) источника тока, его условное обо значение (в) и схема замещения цепи (г) Если внутренняя проводимость источника мала (С ч С„), то при определенных изменениях напряжения У ток 1 практически остается неизменным и равным ЕС . Такой источник электрической энергии ит' называют и де ал ь н ы м источником тока, насхемахзамещения он обозначается символом з .

ВАХ идеального источника тока приведена на рис. 1.11, б, а его условное графическое обозначение— на рис. 1.11, в. Если к ренльному источнику электрической энергии подключен пассивный приемник с проводимостью С, то электрическую и' цепь можно представить ее схемой замещения, состоящей из идеального источника тока г = ЕСит и двух резистивных элементов с проводимостями С и С„(см. Рис. 1.11, г). Ток приемника ! =з' — 7з = = ЕС вЂ” УС~~, что совпадает с формулой (1.19, б) .