рк элтех (рк вся теория от руки)

1.Основные понятия и определения: пассивные и активные элементы цепи,источники и потребители энергии, ток, напряжение, мощность.2. Пассивные элементы электрической цепи. Сопротивление. Вольт-ампернаяхарактеристика.3. Пассивные элементы электрической цепи. Индуктивность.Вебер-амперная характеристика.4. Пассивные элементы электрической цепи. Емкость. Кулон-вольтнаяхарактеристика.5. Активные элементы цепи, источник э.д.с.6. Активные элементы цепи, источник тока.7. Электрическая схема, основные понятия и определения (узел, ветвь,контур)..Основные понятия об электрической цепи.Электрическойцепьюназываютсовокупность гальванически соединенных другс другом источников электрической энергии иее потребителей (нагрузок), в которых можетвозникать электрический ток.

С помощьюисточников тот или иной вид энергии (энергиясжигаемого топлива, падающей воды, атомнаяи химическая энергия и т.д.) преобразуется в электрическую энергию.Рис 1.2Приемники, наоборот, преобразуют электрическую энергию в другие еевиды (механическую, тепловую, химическую, энергию светового излучения ит.д.).Графическое изображение электрической цепи с помощью условныхобозначений ее элементов называется электрической схемой цепи.Электрическиецепиподразделяютсянаразветвленныеинеразветвленные. Простейшая неразветвленная цепь представлена на рис.1.1.

Во всех элементах неразветвленной цепи действует один и тот же ток.Разветвленная цепь (рис. 1.2) имеет в своем составе ветви, узлы, контуры.Ветвь - это участок цепи, состоящий из последовательно соединенныхэлементов и заключенный между двумя узлами. В каждой ветви существуетсвой ток.Узел - это точка в электрической схеме цепи, где гальванически соединяютсяне менее трех ветвей. Любой замкнутый путь на схеме называется контуром.Независимым называется контур, содержащий хотя бы одну ветвь, невключенную в иной контур.Пример разветвленной электрической цепи приведен на рис. 1.2.

В схемедва узла обозначенные буквами «а» и «b», три ветви, расположенные междуузлами и два независимых контура.8.Вольт-амперная характеристика участка цепи с источником эдсРисунок 1 — Источник ЭДС идеальный и реальныйНа схеме реальный источник обозначается как источник ЭДС с включеннымпоследовательно сопротивлением.

Его значение подбирается так чтобыотобразить поведение реального источника. Как правило, величина этоговнутреннего сопротивления ничтожна, мала и может не браться врассмотрение. Хотя все зависит от поставленной задачи и конкретной цепи.ВАХ идеального источника ЭДС показана на рисунке 2. Как видно приизменении тока в цепи напряжение остается неизменным.Рисунок 2 — Вольтамперная характеристика идеального источникаЭДСВольтамперная характеристика реального источника показана на рисунке 3.Рисунок 3 — Вольтамперная характеристика реального источника ЭДСПри увеличении тока в цепи происходит снижение ЭДС участок ac. Участокab равен падению напряжения на внутреннем сопротивлении. ab=IR.

Участокbc равен току в цепи. Следовательно, тангенс угла альфа будет равенвнутреннему сопротивлению tga=R.Преобразование источника эдс в источник тока и наоборот.5. Замена источника тока на источникЭДС и наоборотIJа+R1 UвR1  R2Iа+R2ЕUвE  JR113Перейти на первую страницу9.ЗАКОНЫ КИРХГОФАМетод КирхгофаСамый точный метод, но с его помощью можно определять параметры схемыс небольшим количеством контуров (1-3).Алгоритм:1. Определить количество узлов q, ветвей p и независимых контуров;2.

Задаться направлениями токов и обходов контуров произвольно;3. Установить число независимых уравнений по 1-ому закону Кирхгофа (q 1) и составить их, где q-количество узлов;4. Определить число уравнений по 2-ому закону Кирхгофа (p – q + 1) исоставить их;5. Решая совместно уравнения, определяем недостающие параметры цепи;6. По полученным данным производится проверка расчетов, подставляязначения в уравнения по 1-ому и 2-ому законам Кирхгофа или составив ирассчитав баланс мощностей.Пример:Рис 1.

Согласно предложенному алгоритму, определим количество узлов иветвей схемы рис. 1q = 3, p = 5, следовательно, уравнений по 1-ому закону Кирхгофа равно 2, ауравнений по 2-ому закону Кирхгофа равно 3.Запишем эти уравнения согласно правилам:Составим уравнения баланса мощностей:Законы Кирхгофа1-ый закон: алгебраическая сумма токов ветвей, сходящихся в одном узле,равна нулю. Правило: ток втекающий в узел берется с «+» и вытекающий с«–».Σ Ii = 0, например:I1 + I2 - I3 = 02-ой закон: алгебраическая сумма напряжений на резистивных элементахзамкнутого активного контура- macn (рис.1) равна алгебраической суммеЭДС, входящих в этот контур.ΣRi•Ii = ΣEiПример: Составим уравнение по 2-му закону Кирхгофа для 1 контура и для 2контура, рис.1 :алгебраическая сумма напряжений всех участков замкнутого пассивногоконтура abcd (рис.1) равна 0.ΣUi = 0Правило: если ЭДС и ток имеют одинаковое направление с направлениемобхода контура, то они берутся с «+», если нет, то с «–».10.ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХПоследовательное и параллельное соединениеПоследовательное соединение, когда ток в каждом элементе один и тот же.Свойства последовательного соединения:а) Ток цепи и напряжения зависит от сопротивления любого из элементов;б) Напряжение на каждом из последовательно соединенных элементовменьше входного;в) Последовательное соединение является делителем напряжения.Параллельное соединениеСоединение, при котором все участки цепи присоединяются к одной пареузлов, находящихся под воздействием одного и того же напряжения.Свойства параллельного соединения:Эквивалентное сопротивление всегда меньше наименьшего изсопротивлений ветвей;Ток в каждой ветви всегда меньше тока источника.

Параллельная цепьявляется делителем тока;Каждая ветвь находится под одним и тем же напряжением источника.Смешанное соединениеСмешанное соединение-это сочетание последовательных и параллельныхсоединенийМЕТОД ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙПреобразование схемы всегда начинают сконца. В данном примере сначала применим параллельное преобразованиеосле чего схема примет видТеперь осталось посчитать Rэкв для этого применим последовательноепреобразованиеПосчитав Rэкв можно переходить к расчетам тока и напряжения на участкецепи.4. Соединение звездой и треугольникомФормулы перехода из звезды в треугольникИз треугольника в звездуМостовое соединениеРассчитывается схема методом эквивалентного генератора, если на выходподключить нагрузку.Определить Uвых = φа - φв при отключенной нагрузкеЕсли все сопротивления одинаковые, то напряжение на выходе равно 0.11.МЕТОД КОНТУРНЫХ ТОКОВМетод контурных токовИспользуя этот метод, сокращается число уравнений, а именно исключаютсяуравнения по 1-ому закону Кирхгофа.

Вводится понятие контурный ток ( – это виртуальноепонятие), составляются урав-нения по второму закону Кирхгофа.Рассмотрим наш пример рис. 1Рис.1Контурные токи обозначены Iм, Iн, Iл, заданы их направления, как показанона рис.Алгоритм решения:1. запишем действительные токи через контурные: по внешним ветвям I1 =Iм, I3 = Iл, I4 = Iн и по смежным ветвям I2 = Iм - Iн, I5 = Iн - Iл2. Составим уравнения по второму закону Кирхгофа, так, как контура три,следовательно будет и три уравнения:для первого контура Iм•(R1 + R2) - Iн•R2 = E1 - E2, знак «–» перед Iнставится потому , что этот ток направлен против Iмдля второго контура - Iм•R2 + (R2 + R4 + R5) •Iн - Iл•R5 = E2для третьего контура - Iн•R5 + (R3 + R5) •Iл = E33. Решая полученную систему уравнений, находим контурные токи4.

Зная контурные токи, определяем действительные токи схемы (см. пункт1.)12. МЕТОД ЭКВИВАЛЕНТНОГО ГЕНЕРАТОРА.Метод активного двухполюсника (генератора)Данный метод применяется, когда необходимо рассчитать параметры однойветви в сложной схеме. Метод основан на теореме об активномдвухполюснике: «Любой активный двухполюсник может быть замененэквивалентным двухполюсником с параметрами Еэкв и Rэкв или Jэкв иGэкв , режим работы схемы при этом не изменится».Алгоритм:Разомкнуть ветвь, в которой необходимо определить параметры.Определить напряжение на разомкнутых зажимах ветви, т.е.

при режимехолостого хода Еэкв = Uхх любимым методом.Заменить активный двухполюсник, т.е. схему без исследуемой ветви,пассивным (исключить все источники питания, оставив их внутренниесопротивления, не забывая, что у идеальной ЭДС Rвн = 0, а у идеальногоисточника тока Rвн = ∞). Определить эквивалентное сопротивлениеполученной схемы Rэкв.Найти ток в ветви по формуле I = Eэкв/(R+Rэкв) для пассивной ветви и I = E± Eэкв/(R+Rэкв) для активной ветви.13. БАЛАНС МОЩНОСТИ.Баланс мощностейСоставляем уравнения для определения мощности приемника:ΣРпр = Σ I²•RСоставляем уравнения для определения мощности источника:ΣPист =Σ E•IБаланс сходится при условии равенства уравнений мощностей источника иприемника, т.е.:ΣРпр = ΣPистБаланс считается сошедшимся, если погрешность не сходимости составляетне более 2%.14. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА.ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА ЦЕПИ С ОДНИМНЕЛИНЕЙНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ.Нелинейные цепи постоянного токаОпределение нелинейного элементаНа практике в промышленной электронике электрические цепи состоят восновном из нелинейных элементов, т.е.

из элементов, у которых ВАХ неявляются прямой линией (значения параметров резко изменяются сизменением тока)Нелинейные ВАХ имеют все полупроводниковые приборы:Полупроводниковые диоды, стабилитроны, термисторы,транзисторы,тиристоры и т.д.Анализ и расчет нелинейных цепей проводится с помощью методапересечения характеристик, методом эквивалентного, активногодвухполюсника.Характеристики и параметры нелинейного элементаПонятия статического и динамического (дифференциального) сопротивленияРис 1Rcт = Uрт/Iрт – отношение напряжения на элементе к току в заданной точкеего характеристикиRдин = dU/dI = ∆U/∆I – отношение изменения напряжения к изменению токав заданной рабочей области нелинейного элемента Rст > RдинАнализ нелинейных цепейОсуществляется двумя способами аналитическим или графическим методом пересечения харак-теристик - это решение нелинейного уравненияопределяющего электрическое состояние графическим способом.Рассмотри участок цепи с последовательно соединенными линейным инелинейным элементами(рис 2).Рис 2Рис 3Составим уравнение электрического состояния для цепи рис.2:U = E - Rн•IСогласно этому уравнению строится «опрокинутая» ВАХ резистора Rн (илилинию нагрузки).Правило: если нелинейный элемент соединен последовательно с резистором,то строится «опрокинутая» ВАХ, если параллельно, то строится обычнаяВАХ резистора.Как известно, любая прямая строится по двум точкам, которыесоответствуют двум режимам двухполюсника с параметрами E и Rн.Холостой ход: I = 0; U = EКороткое замыкание: U = 0; Iкз =E/RнПересечение вольтамперных характеристик нелинейного элемента ирезистора дают графическое решение задачи, как показано на рис.

3 .В анализе нелинейных цепей используется метод эквивалентного генератора,в случае сложной цепи: Многоэлементный активный линейныйдвухполюсник, к выходным зажимам которого подключен нелинейныйэлемент, может быть заменен эквивалентным двухполюсником. Напряжениеи ток на нелинейном элементе находятся методом пересеченияхарактеристик, зная эти параметры можно определить токи и напряженияостальных ветвей цепи.В случае последовательно соединённых нелинейных элементов сначалаграфически складывают ВАХ элементов, а затем проводят расчёт какпоказано ранее.Сложение ВАХ, при последовательном включении нелинейныхэлементовСложение ВАХ, при параллельном включении нелинейных элементов15.ПРЕОБРАЗОВАНИЕПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГОПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВИПри графическом методе расчета электрических цепей вольтамперныехарактеристики нелинейных элементов должны быть заданы (например, втабличной форме).Метод сложения вольт-амперных характеристик.а) последовательное соединениеПоскольку при последовательном соединении элементов общеенапряжение цепи равно сумме напряжений на элементах, общая ВАХ можетбыть получена суммированием ВАХ элементов по оси напряжений.

Тогда,при заданном Уо легко определить ток Iо и напряжения U1 и U2.U(I)=U1(I)+U2(I)б) параллельное соединениеПрипараллельномсоединенииобщаяполучается суммированием ВАХ элементов по оси токов.I(U)=I1(U)+I2(U)в) смешанное соединениеВАХцепиПри смешанном соединении построение ВАХ цепи можно произвестипоэтапно, используя правила для последовательного и параллельногосоединений.Метод опрокинутой характеристики.Рассмотрим этот метод на примере последовательного соединениянелинейного элемента НЭ1 и линейного R2 (рис.12).Характеристику нелинейного элемента I1=f(U1) строят обычнымобразом. Опрокинутая характеристика линейного элемента, представляющаясобой прямую линию, может быть построена по двум точкам.