Теоремы и методы расчета сложных резистивных цепей Метод контурных токов Векторные диаграммы Резонанс в сложных схемах Топологические методы расчета электрических цепей Расчет сложных трехфазных цепей

Методы расчета электрических цепей

Метод двух узлов является частным методом узловых потенциалов и применяется при анализе электрической цепи, содержащей два узла. Зная разность узловых потенциалов можно определить токи во всех ветвях схемы. Для удобства расчетов потенциал одного из узлов принимают равным 0. Обычно за 0 принимают потенциал узла, соединенного с отрицательной клеммой источника тока

Передача энергии от активного двухполюсника (источника) к пассивному двухполюснику (приемнику)

Двухполюсником называется устройство или часть схемы (цепи) с двумя выводами (полюсами). Если внутри двухполюсника содержатся источники энергии, то он называется активным (A), в противном случае – пассивным (П).

Энергетические характеристики передачи энергии от активного двухполюсника (источника) к пассивному двухполюснику (приемнику) на переменном токе зависят от соотношения параметров приемника и источника между собой (рис. 54).




По закону Ома ток в схеме равен:

  .

Активная мощность приемника:

.

Активная мощность источника: PE=E×I.

При постоянных параметрах источника энергии активная мощность приемника зависит от его параметров: . Исследуем эту функцию на максимум при изменении отдельных параметров.

Условие первое: X2 = var, R2=const:

  или .

Максимум мощности приемника  имеет место при условии равенства реактивных сопротивлений приемника и источника по модулю и противоположности их по знаку, например, если реактивное сопротивление источника носит индуктивный характер, то реактивное сопротивление приемника должно быть емкостным, и наоборот.

Условие второе: R2 = var, X2 = const.

 или .

Максимум мощности приемника имеет место при равенстве активных сопротивлений приемника и источника.

Абсолютный максимум мощности приемника наблюдается при выполнении обоих условий и равен:

.

В режиме максимума потребляемой мощности работают приемники в линиях связи.

Коэффициент полезного действия передачи энергии от источника к приемнику равен отношению активных мощностей  и не зависит от величины их реактивных сопротивлений.

В режиме абсолютного максимума мощности приемника КПД составляет только 0,5. Линии электропередачи (ЛЭП) работают с КПД h = 0,90÷0,95, что соответствует соотношению активных сопротивлений приемника и источника (генератора + ЛЭП) R2/R1=10÷20.

На графической диаграмме рис. 55 показаны энергетические характеристики передачи энергии при R2= var, Х2=const: P2, h = f(R2).


 

Переменные ток в однородных идеальных элементах Существует три типа идеальных схемных элементов: резистор R, катушка L и конденсатор C. Рассмотрим процессы в цепи с каждым из названных элементов в отдельности

Электрическая цепь с последовательным соединением элементов R, L и C

Электрическая цепь с параллельным соединением элементов R, L и С

Компенсация реактивной мощности приемников энергии Активная мощность приемника P=UIcosj характеризует интенсивность потребления им энергии и зависит от режима его работы. Реактивная мощность приемника Q=UIsinj  характеризует интенсивность обмена энергией между электромагнитным полем приемника и остальной цепью. Эта мощность положительна при индуктивном характере приемника () и отрицательна при емкостном характере (). В промышленных условиях преобладающее большинство приемников имеют активно-индуктивный характер () и потребляют положительную реактивную мощность.

При изучении курсов "Теоретические основы электротехники" (ТОЭ), "Теория электрических и магнитных цепей" (ТЭМЦ), 'Теория электрических сигналов и цепей" (ТЭСЦ) студенты электротехнических специальностей дневного и заочного в первом семестре обучения решают задачи, выпол­няют контрольные работы и расчётно-графические задания, связанные с расчётом сложных электрических цепей постоянного тока. В общем случае такие цепи представляют собой разветвлённые цепи, содержащие идеальные и реальные источники напряжения и источники тока. Как известно, для расчёта таких электрических цепей используются различные методы расчёта, например, метод, основанный на применении законов Кирхгофа, метод контурных токов, метод узловых потенциалов, метод эквивалентных преобразований и др.
Теоретическая база метода контурных токов