Proračun krugova istosmjerne struje

Proračun jednostavnih istosmjernih strujnih krugova

Svrha izračuna Električni krug istosmjerne struje je definiranje nekih parametara na temelju početnih podataka iz tvrdnje problema. U praksi se koristi nekoliko metoda za proračun jednostavnih sklopova. Jedan od njih temelji se na korištenju ekvivalentnih transformacija za pojednostavljenje kruga.

Ekvivalentne transformacije u električnom krugu znače zamjenu jednih elemenata drugima na način da se elektromagnetski procesi u njemu ne mijenjaju i da se strujni krug pojednostavi. Jedna od vrsta takvih transformacija je zamjena više potrošača povezanih u seriju ili paralelno s jednim ekvivalentom.

Više potrošača spojenih u seriju može se zamijeniti jednim čiji je ekvivalentni otpor jednak zbroju otpora potrošača, uključen u niz… Za n korisnika možete napisati:

re = r1 + r2 + … + rn,

gdje su r1, r2, …, rn otpori svakog od n potrošača.

Kada je n potrošača spojenih paralelno, ekvivalentna vodljivost ge jednaka je zbroju vodljivosti pojedinih paralelno spojenih elemenata:

ge = g1 + g2 + … + gn.

S obzirom da je vodljivost recipročna vrijednost otpora, ekvivalentni otpor se može odrediti izrazom:

1 / re = 1 / r1 + 1 / r2 + … + 1 / rn,

gdje su r1, r2, …, rn otpori svakog od n paralelno spojenih potrošača.

U posebnom slučaju kada su dva potrošača r1 i r2 spojena paralelno, ekvivalentni otpor kruga je:

re = (r1 x r2) / (r1 + r2)

Transformacije u složenim krugovima gdje nema vidljivog oblika serijski i paralelni spoj elemenata (slika 1), započnite zamjenom elemenata uključenih u izvorni trokut krug s ekvivalentnim elementima spojenim u zvijezdu.

Slika 1. Transformacija elemenata kruga: a — povezani trokutom, b — u ekvivalentnoj zvijezdi

Na slici 1 trokut elemenata čine korisnici r1, r2, r3. Na slici 1b ovaj je trokut zamijenjen ekvivalentnim zvjezdasto spojenim elementima ra, rb, rc. Kako bi se spriječila promjena potencijala u točkama a, b kruga, otpori ekvivalentnih korisnika određeni su izrazima:

Pojednostavljivanje izvornog sklopa može se izvršiti i zamjenom zvijezda spojenih elemenata sklopom u kojem korisnici povezani trokutom.

U shemi prikazanoj na slici 2, a, moguće je izdvojiti zvijezdu koju čine potrošači r1, r3, r4. Ovi elementi su uključeni između točaka c, b, d. Na slici 2b između ovih točaka nalaze se ekvivalentni potrošači rbc, rcd, rbd povezani trokutom. Otpori ekvivalentnih potrošača određeni su izrazima:

Slika 2.Transformacija elemenata kruga: a — zvijezda, b — u ekvivalentni trokut

Daljnje pojednostavljenje shema prikazanih na slikama 1, b i 2, b može se učiniti zamjenom sekcija serijskim i paralelnim spajanjem elemenata iz njihovih ekvivalentnih potrošača.

U praktičnoj provedbi metode proračuna jednostavnog strujnog kruga pomoću transformacija, u krugu se identificiraju dionice s paralelnim i serijskim spojem potrošača, a zatim se izračunavaju ekvivalentni otpori tih dionica.

Ako takvih odjeljaka nema eksplicitno u izvornom krugu, tada se oni očituju, primjenom gore opisanih prijelaza iz trokuta elemenata u zvijezdu ili od zvijezde u trokut.

Ove operacije pojednostavljuju krug. Njihovom višekratnom primjenom dolazi se do oblika s jednim izvorom i jednim ekvivalentnim potrošačem energije. Također, primjena Ohmov i Kirchhoffov zakon, proračun struja i napona u dionicama kruga.

Proračun složenih istosmjernih krugova

Tijekom proračuna složenog kruga potrebno je odrediti neke električne parametre (uglavnom struje i napone na elementima) na temelju početnih vrijednosti navedenih u tvrdnji problema. U praksi se koristi nekoliko metoda za izračunavanje takvih shema.

Za određivanje struja grana, možete koristiti: metodu koja se temelji na izravnoj primjeni Kirchhoffovi zakoni, metoda tekućeg ciklusa, metoda čvornih naprezanja.

Da biste provjerili ispravnost proračuna struja, potrebno je učiniti ravnoteža kapaciteta… Od zakon održanja energije proizlazi da je algebarski zbroj snaga svih izvora napajanja u strujnom krugu jednak aritmetičkom zbroju snaga svih korisnika.

Snaga izvora struje jednaka je umnošku njegove emf i količine struje koja teče kroz taj izvor. Ako se smjer emf i struja u izvoru podudaraju, tada je snaga pozitivna. Inače je negativan.

Snaga potrošača je uvijek pozitivna i jednaka je umnošku kvadrata struje u potrošaču s vrijednošću njegovog otpora.

Matematički, bilanca snage može se napisati na sljedeći način:

gdje je n broj izvora napajanja u krugu; m je broj korisnika.

Ako se ravnoteža snaga održi, trenutni izračun je točan.

U procesu sastavljanja bilance snage možete saznati u kojem načinu radi napajanje. Ako je njegova snaga pozitivna, tada napaja vanjski krug (kao što je baterija u načinu pražnjenja). Pri negativnoj vrijednosti snage izvora, potonji troši energiju iz kruga (baterija u načinu punjenja).