Салон штор в Санкт-Петербурге
Ветвь электрической цепи это
Ветвь электрической цепи - это... Что такое Ветвь электрической цепи?
Ветвь электрической цепи — участок электрической цепи, вдоль которого протекает один и тот же электрический ток... Источник: ЭЛЕКТРОТЕХНИКА . ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ. ГОСТ Р 52002 2003 (утв. Постановлением Госстандарта РФ от 09.01.2003 N 3 ст) … Официальная терминология
ветвь электрической цепи — Участок электрической цепи, вдоль которого протекает один и тот же ток [ГОСТ 19880 74] [ОАО РАО "ЕЭС России" СТО 17330282.27.010.001 2008] Тематики электротехника, основные понятия EN circuit branchelectric circuit branch … Справочник технического переводчика
ветвь (электрической цепи) — 102 ветвь (электрической цепи) Участок электрической цепи, вдоль которого протекает один и тот же электрический ток Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Ветвь электрической цепи — 93. Ветвь электрической цепи Участок электрической цепи, вдоль которого протекает один и тот же ток Источник: ГОСТ 19880 74: Электротехника. Основные понятия. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Ветвь (электрической цепи) — 1. Участок электрической цепи, вдоль которого протекает один и тот же электрический ток Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий … Телекоммуникационный словарь
ветвь электрической цепи — Весь участок электрической цепи, вдоль которого в любой момент времени ток имеет одно и то же значение … Политехнический терминологический толковый словарь
путь графа (электрической цепи) — 208 путь графа (электрической цепи) Непрерывная последовательность ветвей графа электрической цепи, в которой любая ветвь и любой узел встречаются только один раз Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
связь графа (электрической цепи) — 206 связь графа (электрической цепи) Ветвь графа электрической цепи, не принадлежащая его дереву Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Путь графа (электрической цепи) — 1. Непрерывная последовательность ветвей графа электрической цепи, в которой любая ветвь и любой узел встречаются только один раз Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий … Телекоммуникационный словарь
Связь графа (электрической цепи) — 1. Ветвь графа электрической цепи, не принадлежащая его дереву Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий … Телекоммуникационный словарь
Электрическая цепь, ее элементы и параметры
Определение
Электрической цепью называется совокупность электротехнических устройств, создающих замкнутый путь электрическому току. Она состоит из источников (генераторов) энергии, приемников энергии (нагрузки) и соединительных проводов. В цепи могут быть также различные преобразователи (играют роль как роль источников, так и приемников), защитная и коммутационная аппаратура.
В источниках неэлектрические виды энергии преобразуются (в соответствии с законом сохранения энергии) в энергию электромагнитного поля. Так, например, на гидроэлектростанциях энергия падающей воды (энергия гравитационного поля) преобразуется в энергию электромагнитного поля. В приемниках энергия электромагнитного поля преобразуется в тепловую и другие виды энергии. Кроме того, некоторая часть энергии запасается в электрических и магнитных полях цепи.
Электромагнитные процессы в электрической цепи описываются с помощью понятий о токе, напряжении, электродвижущей силе (ЭДС), сопротивлении, индуктивности и емкости. Буквенные обозначения этих, а также других величин, используемых в этом учебном пособии представлены в табл.1.1. Там же дана их русская транскрипция и единицы измерений. Заметим здесь, что ЭДС, токи и напряжения, изменяющиеся во времени, обозначаются строчными латинскими буквами е, i, u, а ЭДС, токи и напряжения, неизменные во времени, обозначаются заглавными латинскими буквами E, I, U.
Графическое изображение электрической цепи и ее элементов
Графическое изображение электрической цепи называется ее схемой. В схеме различают ветви, узлы и контуры. Ветвь – это часть схемы, состоящая только из последовательно соединенных источников и приемников. Узел – точка схемы, в которой сходятся не менее трех ветвей (ветви начинаются и заканчиваются на узлах цепи). Контур – часть схемы, образованная ветвями; число контуров определяется числом вариантов обходов по ветвям цепи. На рис.1.1 даны структурные схемы трех электрических цепей и указано количество ветвей узлов и контуров в каждой из них.
Принятые в настоящем учебном пособии графические обозначения основных элементов цепи, показаны на рис.1.2.
На этом рисунке : 1 - источник ЭДС; 2 - источник тока; 3 - соединительный провод; 4 - сопротивление R цепи; 5 - индуктивность L цепи; 6 - емкость С цепи; 7 - двухполюсник (цепь с неизвестной структурой, имеющая два входных зажима).
В цепях постоянного тока (рис.1.3,а) направление действия ЭДС источника принято указывать в сторону того зажима, на котором образуются положительные заряды. Направление тока во внешней цепи принято указывать от положительно заряженного полюса (зажима) источника к отрицательно заряженному. Направление действия напряжения в приемнике всегда указывают в ту же сторону, что и направление действия тока.
В цепях синусоидального тока (рис.1.3,б) принято обозначать направления ЭДС тока и напряжения, используя положительный полупериод тока, при котором ток не изменяет своего направления. При этом картина этих направлений получается аналогичной с цепью постоянного тока.
Создание теории электротехники и методика решения заданий и задачи по электротехнике — Пермский информационный портал
Теоретические основы электротехники (ТОЭ) - это базовый общеинженерный курс для студентов электротехники и энергетики. 3 семестра, в основном состоит из двух частей: теория цепей (2 семестра) и электромагнитная теория (1 семестр). Курс разделен на три семестра. Данный предмет охватывает первую из этих частей (ТОЭ) - теорию линейных и нелинейных электрических и магнитных цепей. Содержание курса и порядок изложения материала примерно соответствуют программе дисциплины (ТОЭ) по специализации "Электротехника и энергетика" в университете www.evkova.org/elektrotehnika . Цель курса - дать студентам хорошее понимание электрических и магнитных цепей и их компонентов, их математического описания и основных методов анализа и расчета этих цепей в статическом и динамическом режимах работы, т.е. создать научную основу для последующих исследований в различных специализированных электрических областях. Цель курса - дать студентам теоретические знания о физических явлениях, лежащих в основе создания и функционирования различных электрических устройств, а также практические навыки решения различных задач с использованием методов анализа и расчета электрических и магнитных цепей.
История создания электротехники
В природе мы живем в мире электронов. Кроме этого, больше ничего нет. Это происходит потому, что каждый объект в физическом мире, от атома до самой сложной органической молекулы, на самом деле является коллекцией, ансамблем электронов. Электроны определяют все физические и химические свойства материи.
В человеческой цивилизации мы живем в техносфере - искусственной среде, созданной деятельностью человека. Другими словами, жизнь и деятельность человека все больше наполняется электротехническими устройствами и процессами, такими как дом, производство, транспорт и связь.
Все это говорит о важности электротехники в нашей жизни.
Что это такое? Откуда она берется? Куда она девается?
Электротехника - это отрасль технической науки, изучающая практическое использование электричества.
Знания: наука об электрическом оборудовании и процессах.
Навыки: технология электротехнического оборудования и процессов.
Продукция: электротехническое оборудование и процессы.
Продукты электротехники мы видим каждый день. Сюда входят электротовары, находящиеся в доме, такие как лампы, плиты, телевизоры, телефоны, пылесосы и вентиляторы. Заводское оборудование: электрические приводы, такие как станки, измерительные и управляющие части производственных процессов, а также части энергоснабжения заводов. Передача энергии в человеческом обществе осуществляется в основном с помощью электрических проводов, что обеспечивает предельную скорость и эффективность этого процесса, а значит, и существование отраслей, производящих, транспортирующих и преобразующих электроэнергию. В области связи и обработки информации существует мало альтернатив электрическому оборудованию и процессам.
Электротехнические технологии, позволяющие производить электротехнические изделия, развиваются семимильными шагами. Электроника возникла из области электротехники как технология получения, преобразования и передачи информации. Уже прошло 5 поколений электронной техники, начиная с систем поверхностного монтажа, которые просуществовали с середины 19 века до середины 20 века, через печатные платы до сегодняшней всемирной интегрированной электроники. Уже сменилось пять поколений.
Выпускается новое поколение компьютеров. За первые две трети этого столетия сменилось пять основных поколений Электрические трубки (1945-1960), транзисторы (1960-1970), на кристалле (1970-1985), БИС-микропроцессоры (1985-2000) и мультипроцессоры (2000-2010).
Элементы электрических цепей
Электромагнитные процессы в электрооборудовании обычно очень сложны. Однако во многих случаях их основные характеристики могут быть описаны с помощью интегральных понятий, таких как напряжение, ток и электродвижущая сила (ЭДС). При таком подходе электрическая цепь рассматривается как набор правильно соединенных электрических устройств с источниками и приемниками электрической энергии, предназначенных для генерирования, передачи, распределения и преобразования электрической энергии и информации. Электрическая цепь состоит из отдельных компонентов (объектов), выполняющих определенную функцию, которые называются элементами цепи. Основными элементами цепи являются источник и приемник электрической энергии (сигналов). Электрическое устройство, вырабатывающее электрическую энергию, называется "генератором" или "источником электрической энергии", а устройство, потребляющее электрическую энергию, называется "приемником (потребителем) электрической энергии".
Каждый элемент цепи имеет несколько выводов (полюсов), через которые он соединяется с другими элементами. Различают двухполюсные и многополюсные элементы. Двухполюсные элементы имеют два вывода. К ним относятся источники питания (кроме управляемых и многополюсных типов), резисторы, индукторы и конденсаторы. Многополюсными элементами являются, например, триоды, трансформаторы и усилители.
Все элементы, составляющие электрическую цепь, можно разделить на активные и пассивные. Активный элемент - это элемент, который содержит источник электрической энергии в своей структуре. Пассивные элементы - это элементы, которые рассеивают (резисторы) или накапливают (индукторы и конденсаторы) энергию. Основные характеристики элементов цепи включают вольт-амперные, веберовские амперные и кулоновские вольтовые характеристики, которые описываются дифференциальными или (и) алгебраическими уравнениями. Элемент классифицируется как линейный, если он описывается линейным дифференциальным уравнением или алгебраическим уравнением, и как нелинейный, если это не так. Строго говоря, все элементы нелинейны. Можно ли считать процесс линейным, что значительно упрощает его математическое описание и анализ, зависит от пределов изменения переменных, характеризующих процесс, и их частоты. Коэффициенты, связывающие переменные этих уравнений, их производные и интегралы, называются элементарными параметрами.
Если параметры элемента не являются функцией пространственных координат, определяющих их геометрические размеры, элемент называется элементом с параметрами концентрации. Если элемент описывается уравнением с участием пространственных переменных, то он относится к классу элементов с распределенными параметрами. Типичным примером последнего является линия электропередачи (длинная линия). Цепь, состоящая только из линейных элементов, называется линейной. Если в схеме есть хотя бы один нелинейный элемент, то схема относится к классу нелинейных. Рассмотрим основные характеристики и параметры пассивных элементов, составляющих схему.
Топология и решение электрической цепи
Электрическая цепь характеризуется сочетанием составных элементов и способа их соединения.
Соединение элементов электрической цепи визуально выглядит следующим образом показано на принципиальной схеме. Здесь мы рассмотрим пример двух электрических цепей (рис. 1 и 2).
Электрическая цепь, которая вводит понятие ветвей и участков.
Ответвление - это часть цепи, в которой течет один и тот же ток. Узел - это место, где соединяются три или более ветвей. Представленные здесь схемы отличаются по форме и функциям, но все они имеют шесть ветвей и четыре узла. имеет шесть ветвей и четыре узла, соединенных одинаковым образом. Таким образом, с точки зрения геометрии (топологии соединений ветвей) они являются идентичными схемами. Топологическая (геометрическая) природа электрической цепи не зависит от типа или характера электрооборудования или элементов, составляющих ветви. По этой причине удобно представлять каждую ветвь электрической схемы отрезком линии. Представьте контур в виде отрезка прямой. Если заменить каждую ветвь на рисунках 1 и 2 отрезком прямой, то получим тогда мы имеем геометрическую схему, показанную на рис. 3. Концептуальное представление схемы, в котором каждая ветвь схемы заменена отрезком прямой, называется графом схемы.
График электрической цепи
Помните, что можно создать любое ответвление. Каждый из этих элементов соединен по-своему. Отрезки линий, соответствующие ветвям схемы, называются ветвями графа. Граничные точки ветвей называются узлами графа. Ветви графа могут иметь определенное направление. Они указаны стрелками. Граф, в котором все ветви графа ориентированы, называется направленным графом. Подграф графа - это часть графа, которая является одной ветвью или одним изолированным узлом графа. узел, и любой набор ветвей и узлов в графе. В теории электрических цепей важны следующие подграфы: 1. Путь - это упорядоченная последовательность ветвей между двумя соседними ветвями, которые имеют общий узел, и любая ветвь и любой узел могут встречаться только один раз на этом пути. Например, в диаграмме ветви 2-6-5; 4-5; 3-6-4;
1 образуют путь между одной и той же парой. Узел 1 и узел 3. Таким образом, путь - это набор ветвей, идущих последовательно.
2. Путь - это замкнутый путь, в котором один из узлов является начальным и конечным узлом пути. Например, для графа на рисунке 1.
3 мы можем определить контур, образованный ветвями 2-4-6, 3-5-6, 2-. 3-5-4. Если между любой парой вершин графа существует связь, то граф называется связным.
4. связная ветвь (завершение дерева) - это ветвь графа, которая завершает дерево до исходного графа. Если граф имеет m узлов и n ветвей, то число ветвей любого дерева равно , число связных ветвей графа равно .
5. Сечение графа - это набор ветвей, которые при удалении делят граф на два изолированных подграфа, один из которых может быть особенно независимым узлом. Сечение можно представить визуально как след некоторой замкнутой поверхности, на которой отсекается соответствующая ветвь.
Примером такой поверхности является график. В этом случае получаем сечения, образованные ветвями 6-4-5 и 6-2-1-5 соответственно.
1.1. Основные определения, относящиеся к линейным электрическим цепям
Теория / 1.1. Основные определения, относящиеся к линейным электрическим цепям
Электрической цепью называется совокупность устройств и элементов, соединенных между собой и обеспечивающих прохождение электрического тока. То есть это совокупность источников и приемников энергии, соединительных проводов и измерительных приборов.
Источники электрической энергии – это устройства, в которых происходит преобразование различных видов энергии (тепловой, химической, механической) в электрическую.
Приемники электрической энергии (потребители, нагрузка) – это устройства, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии.
Электрические цепи, в которых получение и преобразование электрической энергии происходят при неизменных во времени токах и напряжениях, называются цепями постоянного тока. Электрические цепи, в которых ток и напряжение изменяются с течением времени по величине и направлению называются цепями переменного тока.
Электрические цепи подразделяются на линейные и нелинейные.
Линейной электрической цепью называется цепь, состоящая только из линейных элементов. Если в цепи имеется хотя бы один нелинейный элемент, то цепь будет нелинейной.
Линейные элементы – это элементы электрической цепи, сопротивление которых не зависит от проходящего по ним тока или напряжения на их зажимах. Вольт-амперная характеристика (зависимость тока от напряжения) для линейных элементов представляет собой прямую линию; для нелинейных – кривую.
Любую электрическую цепь и происходящие в ней процессы можно описать с помощью понятий:
ток I [A], Ампер;
напряжение U [B], Вольт;
электродвижущая сила (ЭДС) Е [B], Вольт;
сопротивление R или r [Ом], Ом;
проводимость G или g [См], Сименс;
индуктивность L [Гн], Генри;
емкость С [Ф], Фарада.
Основной целью изучения электрических цепей является анализ режимов работы этих цепей. На основе такого анализа можно определить, при каких условиях и с какой эффективностью будет работать радиотехническое оборудование. В большинстве случаев эта цель достигается определением токов на всех участках электрической цепи. Зная токи, можно найти напряжения и мощности отдельных элементов.
Для удобства расчетов электрическую цепь заменяют схемой замещения.
Схема замещения или электрическая схема – это графическое изображение электрической цепи с помощью условных знаков. Топологию электрической цепи определяют геометрические элементы схемы, которыми являются ветви, узлы и контуры.
Ветвь образуется одним или несколькими последовательно соединенными элементами цепи (рис. 1.1). По всем элементам ветви протекает один и тот же ток.
Узел – место соединения трех и более ветвей. На электрических схемах узел обозначают точкой, как показано на рис. 1.2, а,б
По своему электрическому смыслу схемы а) и б) идентичны и содержат один узел. Участки цепи между точками 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4 не содержат элементов, следовательно, не являются ветвями. Представив схему б) в виде а), получим один узел, поэтому точки 2, 3, 4 называют фиктивными или устранимыми узлами.
Узел является независимым, если к нему подходит хотя бы одна ветвь, не входящая в другие узлы. Число независимых узлов всегда на единицу меньше, чем общее число узлов в схеме. Если общее число узлов п, то число независимых узлов N = n – 1.
Исходя из понятия узла, ветвь можно охарактеризовать как участок цепи между двумя соседними узлами.
Контур – это любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям.
Для расчета электрических цепей используются независимые контуры. Независимый контур должен включать в себя хотя бы одну ветвь, не входящую в другие контуры.
Число независимых контуров рассчитывается по формуле
К = т – (п – 1) = т – N.
Здесь т – число ветвей.
Для примера рассмотрим контур, приведенный на рис. 1.3.
Данная схема содержит 4 ветви, 6 контуров и 2 узла. Линии схемы, в которых отсутствуют элементы цепи, не являются ветвями. Так как линия 2–2` не является ветвью, то узел 2` является «фиктивным», или устранимым узлом.
Так как данная схема содержит четыре ветви и два узла, следовательно,
независимых узлов: N = n –1 = 2 – 1 = 1;
независимых контуров: К = т – (п –1) = 4 – (2 – 1) = 3.
1.1. Основные понятия об электрической цепи
Глава 1.
Электрические цепи постоянного тока.
1.1.Основные понятия об электрической цепи.
Электрической цепью называют совокупность гальванически соединенных друг с другом источников электрической энергии и ее потребителей (нагрузок), в которых может возникать электрический ток. С помощью источников тот или иной вид энергии (энергия сжигаемого топлива, падающей воды, атомная и химическая энергия и т.д.) преобразуется в электрическую энергию.
"Основные элементы резервуаров" - тут тоже много полезного для Вас.
Рис 1.2
Приемники, наоборот, преобразуют электрическую энергию в другие ее виды (механическую, тепловую, химическую, энергию светового излучения и т.д.).
Графическое изображение электрической цепи с помощью условных обозначений ее элементов называется электрической схемой цепи.
Электрические цепи подразделяются на разветвленные и неразветвленные. 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 соединенных элементов и заключенный между двумя узлами. В каждой ветви существует свой ток.
Узел - это точка в электрической схеме цепи, где гальванически соединяются не менее трех ветвей. Любой замкнутый путь на схеме называется контуром. Независимым называется контур, содержащий хотя бы одну ветвь, не включенную в иной контур.
Пример разветвленной электрической цепи приведен на рис. 1.2. В схеме два узла обозначенные буквами «а» и «b», три ветви, расположенные между узлами и два независимых контура.
Элементы электрической цепи
Известно, что электрическая цепь представляет собой совокупность различных устройств. Они обеспечивают протекание электрического тока, большинство процессов в них можно охарактеризовать различными величинами, такими, как напряжение, сила тока, сопротивление.
Исходя из вышенаписанного, можно сказать, что электрическая цепь – это совокупность определённых объектов и устройств, которые выступают как «путь» для протекания электрического тока. В электрической цепи могут протекать различные токи, как постоянные, так и переменные. Электрические цепи можно часто встретить в их графическом изображении - электрические схемы, в них указываются все присутствуютвующие в цепи элементы.
Разновидности электрических цепей
Они могут разделяться по своему строению, выделяют два основных вида: разветвлённые и неразветвлённые. Первый вид условно можно отнести к простым видам цепей. В таких электрических цепях протекает одинаковый по силе ток. Разветвлённые цепи отличаются достаточно простым, прямолинейным видом. В них, как правило, небольшое количество элементов.
Однако, и разветвлённые цепи также могут простыми, это совсем не значит, что они сложны по своему строению. Разветвлённость цепи лишь предполагает наличие узлов и ветвей в ней.
Ветвь – это заключённый между двумя узлами участок электрической цепи, элементы которого соединены последовательно. Сила тока в ветвях разветвлённых цепей может быть разная. Узел – место соединения в электрической цепи не менее трех ветвей.
Другой отличительной характеристикой цепей друг от друга, является их линейность или нелинейность. Если в цепи содержатся нелинейные элементы, то и цепь, соответственно, называют нелинейной. К таким элементам можно отнести элементы, которые обладают нелинейными вольт-амперными или кулон-вольтными характеристиками. Если в цепи имеется хотя бы один такой элемент, то и вся цепь относится к категории нелинейных.
Линейные цепи не содержат подобных элементов, в них не содержатся только такие элементы как конденсаторы, резисторы, катушки-индуктивности. Также под линейными цепями могут пониматься цепи, в которых содержаться электронные устройства с определёнными диапазонами характеристик, т. е. эти характеристики линейные. Это могут быть различные усилители, другие устройства с активными элементами и прочее.
Основные группы элементов электрической цепи
Как уже было сказано ранее, в электрической цепи обязательно присутствуют самые различные элементы, несущие свои какие-либо функции. Все их можно условно разделить на 3 группы:
Первая группа элементов – это источники питания. Сюда относятся все устройства, которые служат для питания электрической цепи. Это различные аккумуляторы, гальванические элементы, термоэлектрические и электромеханические генераторы и т. д. Они обеспечивают питание электрической цепи, их особенность в том, что их внутреннее сопротивление невелико, если сравнить его с сопротивлением остальных элементов электрической цепи.
Вторая группа элементов – собственно, нагрузка, включает все устройства, которые преобразуют электрическую энергию в любые другие её виды: механическую, тепловую, световую и т. д. Устройства этой группы также называют электроприёмниками. К электроприёмникам можно отнести различные устройства, механизмы, такие как электродвигатели, осветительные приборы, нагреватели и прочее. Их основные характеристики – это напряжение и мощность. Для того чтобы прибор работал в нормальном режиме, на его концах, клеммах, нужно всегда поддерживать нужное стабильное напряжение.
Третья группа элементов состоит из коммутационных элементов, предназначенных для передачи электрической энергии от источников питания (элементов первой группы) к электроприёмникам (элементам второй группы). Сюда относятся провода, различные устройства, поддерживающие напряжение и силу тока, устройства измерения, защиты и т. д.
Особенности соединения элементов электрической цепи
Разумеется, все элементы электрической цепи взаимодействуют между собой, т. к., обязательно соединены. Выделяют два вида соединений: последовательное и параллельное:
При последовательном подключении все элементы строго идут друг за другом – «конец» одного элемента соединён с «началом» другого, который таким-же образом соединяется со следующим элементом. В этом случае нельзя получить разветвлённую цепь. Параллельная цепь имеет разветвления, так что это более сложная и распространённая электрическая цепь.
Теория сети - топология сети
Топология сети — это графическое представление электрических цепей. Это полезно для анализа сложных электрических цепей путем преобразования их в сетевые графы. Топология сети также называется теорией графов .
Основная терминология топологии сети
Теперь давайте поговорим об основной терминологии этой топологии сети.
график
Сетевой граф просто называется графом . Он состоит из набора узлов, соединенных ветвями. В графах узел является общей точкой двух или более ветвей. Иногда только одна ветвь может подключаться к узлу. Ветвь — это отрезок, соединяющий два узла.
Любую электрическую цепь или сеть можно преобразовать в ее эквивалентный график , заменив пассивные элементы и источники напряжения короткими замыканиями, а источники тока — разомкнутыми. Это означает, что линейные сегменты на графике представляют ветви, соответствующие либо пассивным элементам, либо источникам напряжения электрической цепи.
пример
Рассмотрим следующую электрическую цепь .
В вышеупомянутой схеме есть четыре главных узла, и те отмечены как 1, 2, 3 и 4. В вышеупомянутой схеме есть семь ветвей , среди которых одна ветвь содержит источник напряжения 20 В, другая ветвь содержит 4 А Источник тока и остальные пять ответвлений содержат резисторы с сопротивлениями 30 Ом, 5 Ом, 10 Ом, 10 Ом и 20 Ом соответственно.
Эквивалентный график, соответствующий вышеуказанной электрической цепи, показан на следующем рисунке.
На приведенном выше графике есть четыре узла, и они помечены 1, 2, 3 и 4 соответственно. Они такие же, как у основных узлов в электрической цепи. На приведенном выше графике есть шесть ветвей, которые помечены как a, b, c, d, e & f соответственно.
В этом случае на графике мы получили на одну ветвь меньше, потому что источник тока 4 А выполнен в виде разомкнутой цепи, при этом преобразовывая электрическую цепь в эквивалентный график.
Из этого примера мы можем сделать следующие выводы:
-
Количество узлов, представленных на графике, будет равно числу главных узлов, присутствующих в электрической цепи.
-
Количество ветвей, представленных на графике, будет меньше или равно количеству ветвей, присутствующих в электрической цепи.
Количество узлов, представленных на графике, будет равно числу главных узлов, присутствующих в электрической цепи.
Количество ветвей, представленных на графике, будет меньше или равно количеству ветвей, присутствующих в электрической цепи.
Типы графиков
Ниже приведены типы графиков —
- Связанный график
- Неподключенный график
- Направленный граф
- Ненаправленный граф
Теперь давайте обсудим эти графики один за другим.
Связанный график
Если существует хотя бы одна ветвь между любыми двумя узлами графа, то она называется связным графом . Это означает, что каждый узел в связанном графе будет иметь одну или несколько ветвей, которые связаны с ним. Таким образом, ни один узел не будет представлен как изолированный или разделенный.
График, показанный в предыдущем примере, является связным графом . Здесь все узлы связаны тремя ветвями.
Неподключенный график
Если в графе существует хотя бы один узел, который не связан даже одной ветвью, то он называется несвязанным графом . Таким образом, в несвязном графе будет один или несколько изолированных узлов.
Рассмотрим график, показанный на следующем рисунке.
На этом графике узлы 2, 3 и 4 соединены двумя ветвями каждый. Но ни одна ветвь не была подключена к узлу 1 . Таким образом, узел 1 становится изолированным узлом . Следовательно, приведенный выше граф является несвязным графом .
Направленный граф
Если все ветви графа представлены стрелками, то этот граф называется ориентированным графом . Эти стрелки указывают направление протекания тока в каждой ветви. Следовательно, этот граф также называется ориентированным графом .
Рассмотрим график, показанный на следующем рисунке.
На приведенном выше графике направление потока тока обозначено стрелкой в каждой ветви. Следовательно, это ориентированный граф .
Ненаправленный граф
Если ветви графа не представлены стрелками, то этот граф называется неориентированным графом . Поскольку нет направления потока тока, этот граф также называется неориентированным графом .
График, показанный в первом примере этой главы, является неориентированным графом , поскольку на ветвях этого графа нет стрелок.
Подграф и его виды
Часть графа называется подграфом . Мы получаем подграфы, удаляя некоторые узлы и / или ветви данного графа. Таким образом, количество ветвей и / или узлов подграфа будет меньше, чем у исходного графа. Отсюда можно сделать вывод, что подграф является подмножеством графа.
Ниже приведены два типа подграфов.
дерево
Дерево является связным подграфом данного графа, который содержит все узлы графа. Но в этом подграфе не должно быть петель. Ветви дерева называются ветками .
Рассмотрим следующий связанный подграф графа, который показан в Примере начала этой главы.
Этот связанный подграф содержит все четыре узла данного графа и петли нет. Следовательно, это Дерево .
Это дерево имеет только три ветви из шести ветвей данного графа. Потому что, если мы рассмотрим хотя бы одну ветвь из оставшихся ветвей графа, то в вышеуказанном подграфе будет цикл. Тогда результирующий связанный подграф не будет деревом.
Из вышеприведенного дерева мы можем сделать вывод, что количество ветвей , которые присутствуют в дереве, должно быть равно n — 1, где «n» — количество узлов данного графа.
Co-Tree
Co-Tree — это подграф, который состоит из ветвей, которые удаляются при формировании дерева. Следовательно, это называется дополнением дерева. Для каждого дерева будет соответствующее Co-Tree, и его ветви называются ссылками или аккордами. В общем, ссылки представлены пунктирными линиями.
Co-Tree, соответствующее вышеуказанному дереву, показано на следующем рисунке.
Это Co-Tree имеет только три узла вместо четырех узлов данного графа, потому что Узел 4 изолирован от вышеуказанного Co-Tree. Следовательно, Co-Tree не обязательно должен быть связанным подграфом. Это Co-Tree имеет три ветви, и они образуют петлю.
Количество ветвей , присутствующих в совместном дереве, будет равно разнице между количеством ветвей данного графа и количеством веток. Математически это можно записать как
l=b−(n−1)
l=b−n+1
Куда,
- л количество ссылок.
- b — количество ветвей, присутствующих в данном графике.
- n — количество узлов, присутствующих в данном графе.
Если мы объединим дерево и соответствующее ему Co-дерево, мы получим исходный граф, как показано ниже.
Ветви дерева d, e & f представлены сплошными линиями. Ветви Co-Tree a, b & c представлены пунктирными линиями.
90 0002. Элемент, схема, топология
С формальной точки зрения мы должны отделить понятие реального (физического) элемента от периферийного элемента, который в своем описании охватывает только доминирующее физическое явление, реализуемое этим элементом. То же явление или признак могут быть представлены с другими дополнительными признаками или с другой степенью точности. Это приводит к появлению периферийных компонентов разной степени сложности. Эти проблемы будут представлены на стр.6 этой лекции. Ниже будут рассмотрены концепции реальных элементов и общих для обоих подходов.
Определение 2.1a. Элемент реальной электрической системы или реальный элемент - это часть системы, которая функционально неделима без потери своих характерных свойств.
Реальные элементы подразделяются на: исходные и принимающие элементы. К элементам источника относятся: элементы, батареи и другие источники электроэнергии (источники тока и напряжения), а также контролируемые источники, транзисторы и т. Д.Для приемных элементов: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы, диоды и др.
Каждый элемент имеет определенное количество разрозненных областей, через которые на элемент могут влиять электрические заряды или выходить из них. Эти области соединяются с другими элементами и называются зажимами. По количеству зажимов элементы делятся на двухполюсные и многополюсные. Например, на рис. 2.1 показан простейший элемент с двумя выводами A и B и частный случай четырехполюсного элемента сквадратура с клеммами, соединенными попарно: (1,1 ') и (2,2').
Рис. 2.1. Условное изображение элементов и способа растрескивания зажимных размеров
К элементам относятся величины ограничения: ток, протекающий через элемент, и напряжение. на элементе. В приемном элементе с двумя выводами ток, протекающий через элемент в направлении, противоположном напряжению на элементе (для источников энергии предполагается, что направление растрескивания соответствует полярности источника). Для квадратуры берутся направления обоих токов, текущих в элемент, и направления напряжений в обеих парах выводов на верхний вывод.
Элементы представлены стандартизованными графическими символами. Графические обозначения некоторых элементов нагрузки и источника представлены на рис. 2.2.
Рис 2.2. Графические обозначения выбранных элементов
Изнекоторых элементов могут быть получены более сложные конструкции, например схемы или электрические системы. Принимая во внимание тот факт, что течение тока возможно только по замкнутому пути, мы перейдем к дальнейшим определениям.
Определение 2.2. Электрическая цепь - это структура соединения элементов, в которой есть один путь, замкнутый для прохождения тока.
Простейшая электрическая схема - это соединение одного элемента источника, например элемента E , и одного элемента приема, например резистора R (рисунок 2.3a). В нем есть один путь для текущих и , мы можем назвать эту схему неглазурованной схемой. Если путей больше, мы приходим к концепции дифференцированного контура системы.
Определение 2.3. Электрическая система - это соединительная структура элементов, в которой существует более одного пути, закрытого для прохождения тока.
Простейший пример разделенной схемы показан на рис. 2.3b.
Рис. 2.3. Примеры схем и электрических систем
Графическое изображение электрической цепи или системы является схемой. На схеме показан способ соединения элементов, а сами элементы представлены графическими символами. Элементами схемы являются: газ, шланги и замкнутые контуры.
Диаграмма датчика состоит из одного или нескольких последовательно соединенных элементов (рис.2.4). Это означает, что один и тот же ток протекает через все компоненты газа. Обозначим на схеме количество марли - г . Ga ограничен двумя зажимами.
Рис. 2.4. Примеры ГАЗИ
Используя схему, мы называем марлевым зажимом, к которому можно присоединить другую ветвь или другой газ. В случае добавления одной марли мы имеем дело с так называемым «внутренний кувшин» (в настое нет тока). Когда берется более одной беседки, мы имеем дело с «правильным узлом» (в нем происходит текущий поток).Обозначим количество гепатитов на схеме - из . На рисунке 2.5a показана электрическая система с g = 6 газов и w = 4 образцами.
Замкнутый контур - это набор газов, связанных между собой, создающих замкнутый путь для потока тока, каждый из которых происходит в нем один раз. Среди замкнутых контуров мы выделяем такие, у которых после удаления любой марли оставшиеся уже не образуют замкнутую дорожку и называются глазами.
Если нас интересует только структура системы, то есть количество газов и кур, а также способ соединения газов, то мы представляем упрощенную диаграмму, называемую структурным графом или коротким графом.Независимо от их характера, в этой презентации мы заменяем газ разделами. График компоновки с рис. 2.5a с отмеченными гепатитами, марлей и сетками показан на рис. 2.5b
Рис. 2.5. Система с g = 6 газов и w = 4 узорами: а) электрическая схема: б) структурный график
Топографические (структурные) свойства систем будут использоваться позже в лекции (стр. 5) и позже в курсе.
.(4,43)
Если в цепи несколько источников напряжения, то ток в ветви k при постоянных значениях напряжений источников E u E 2 , ..., E JU ± m) можно выразить как Отношение Лайнер от Е 900 007 м
h = A k + G км E m (4,44)
и ток в филиале /
I т - Ai + G tm E м (4,45)
A k и A - фиксированные значения.крн т _, л дж
J i - o k + b k li
с коэффициентами a k , b k постоянная из-за ветви m.
Уравнение (4.46) также верно, когда пассивный элемент с сопротивлением R м включен в ответвление m, потому что по теореме компенсации его можно заменить идеальным источником напряжения: E m = R m I м .
Из изложенных выше соображений следует следующий вывод.
Если напряжение или сопротивление источника изменяется в одной из ветвей m любой линейной электрической цепи, то токи в любых двух ветвях цепи k, l связаны друг с другом линейной зависимостью: I k = a k + b k I t .
Соотношение (4.46) верно и тогда, когда ветвь m, к которой мы подключаем источник напряжения или меняем сопротивление, идентична ветви /. Тогда получаем
G км \ G км f ,,
+ - a k + b k I m
с разными коэффициентами; a ' k / a k , b / k Z b k .
4.15. Теорема Тевенина и Нортона
Вопросы
1. Какова взаимная проводимость G км ветвей k и ветвей m в линейной электрической цепи?
2. Какая входная проводимость цепи в ответвлении?
3. Как можно измерить взаимную проводимость G t , ", и как можно измерить входную проводимость G," ",?
4. Напишите и объясните линейную зависимость между токами в любых двух ветвях при изменении одного из параметров (E m , R, ") в любой ветви m.
4,15. ТЕОРЕМА ТЕВЕНИНА. ЗАМЕНА ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ
В сложных электрических цепях не всегда необходимо знать протекание токов во всех ветвях цепи. Часто интерес представляет значение тока в любой выбранной или указанной ветви цепи или в ветви приемника, которая должна быть подключена к любым двум клеммам данной цепи. Поскольку эта ветвь является частью новой электрической цепи, созданной ее добавлением к существующей цепи, задача в этом случае состоит в изучении тока в одной отдельной ветви электрической цепи.Если тестируемая ветвь представляет собой резистивную нагрузку с сопротивлением R, а остальная часть схемы рассматривается как система электропитания для этой нагрузки, проблема сводится к проверке взаимосвязи между любой сложной системой электропитания с двумя выводами и резистивной нагрузкой. подключены к этим клеммам.
Часть электрической цепи, которая заканчивается двумя выводами, называется дублетом Idem. Двухточечный элемент может быть элементом электрической цепи, отдельной ветвью электрической цепи или остальной частью электрической цепи, рассматриваемой по отношению к клеммам отдельной ветви, или любой частью электрической цепи, заканчивающейся двумя клеммами.
В зависимости от типа элементов, входящих в разветвление, можно выделить следующие:
(а) пассивные терминалы, содержащие только пассивные компоненты;
b) два активных или истоковых вывода, содержащих по крайней мере один источник напряжения или нескомпенсированный источник тока.
Ветвь с сопротивлением R, содержащая два идеальных источника напряжения, компенсирующих друг друга, должна рассматриваться как пассивная ветвь, потому что эти источники могут быть удалены из данной ветви, не вызывая каких-либо изменений в протекании тока.
Будет рассматриваться активный двоичный файл, состоящий только из линейных элементов. Пример такого диполя любой выбранной формы приведен на рис. 4.32a.
Перед подключением приемника к выбранным клеммам a - b было измерено
103
Похожие подстраницы:
928/2298, 890/4493, 884/3877, 932/6497, 896/5161, 954/1522, .
Заданий для устного экзамена - Теория схем - Электротехника - UTP
- Характеристики основных физических величин в электрических цепях
Электрическое напряжение - разность электрических потенциалов между двумя точками в цепи. электрический Сила тока - это отношение количества протекающего электрического заряда в определенное время через поперечное сечение проводника до этого времени.
- Совершенные и реальные компоненты в электрических цепях
В элементах электрической цепи происходит 3 процесса:
- выработка электроэнергии
- накопление энергии
- рассеяние энергии В реальных элементах происходит как минимум 2 процесса, но чаще всего 1 доминирующий.Идеальный элемент имеет один энергетический процесс
- Согласование приемника с фактическим источником напряжения в отношении мощности открыть
Согласование от приемника к источнику - это рабочее состояние, в котором приемник переходит из источник энергии максимально возможной мощности. Приемник согласован с источником напряжения. когда внутреннее сопротивление источника равно сопротивлению цепи.
RW = RO ← - то есть максимальная мощность дана!
Эффективность согласования нагрузки с источником напряжения, т. Е.при загрузке максимальная мощность 0,5 = 50%, поэтому половина мощности, производимой источником, составляет доставляется в приемник, и половина теряется во внутреннем сопротивлении RW. Макеты электроэнергетические компании никогда не работают в таких условиях, т.е. они не передают электроэнергию максимум, потому что по экономическим причинам такие большие потери недопустимы энергия.
- Использование комплексных чисел при анализе электрических цепей
Использование комплексных чисел - упрощает анализ цепей переменный ток электрический.Это дает возможность анализировать текущую цепь. чередование с использованием методов, применяемых при анализе цепей постоянного тока.
Комплексные числа могут использоваться только для анализа линейных цепей, w все источники энергии которого обеспечивают синусоидальные токи и напряжения около этого та же частота. Другими словами, комплексные числа нельзя использовать для анализ деформированных осциллограмм.
- Метод тока ответвления в анализе электрических цепей
Применяем метод тока ответвления для любых электрических цепей.Процедура:
1) Для n-1 узлов электрической цепи запишем уравнения на основании закона I Кирхгоф. 2) Для всех независимых ячеек в электрической цепи запишем уравнения na на основании Второго закона Кирхгофа. 3) Записываем уравнения вольт-амперной или вольт-амперной характеристики отдельные элементы электрической схемы. 4) Решаем систему уравнений, состоящую из уравнений, записанных от 1 до 3 точек.
- Метод последовательных преобразований в анализе электрических цепей
Мы используем метод последовательного преобразования для анализа электрических цепей с одним вымогательство.Процедура:
1) Преобразование схемы (путем определения эквивалентного сопротивления комбинированных резисторов последовательно или параллельно, иногда требуется преобразование звезда-треугольник или звезда-треугольник) в структуру, которая позволяет определить ответ без необходимости решать система уравнений. 2) Определение последовательных ответов в первичных ветвях схемы с помощью особенности последовательного (общий ток), параллельного (общее напряжение) и законов Кирхгоф.
- Метод суперпозиции при анализе электрических цепей
Метод суперпозиции (реакция на срабатывание нескольких в любой линейной системе возбуждения равно сумме откликов на каждую силу, действующую отдельно).Процедура: Мы используем его для анализа линейных электрических цепей с несколькими входами.
1) Мы по очереди определяем реакции, вызываемые отдельными действующими силами. индивидуально (источник напряжения - короткое замыкание; источник тока - обрыв) 2) Суммируем частичные ответы, чтобы получить полный ответ
.- Метод узловых потенциалов в анализе электрических цепей
Метод узлового потенциала: нет ветви Е-типа. Е-ветвь - ветвь, в которой есть идеальный источник напряжения.Процедура:
1) Определяем количество узлов в анализируемой схеме N 2) Для любого узла (только одного) берем значение потенциалов, которые мы обрабатываем в качестве ссылки. С практической точки зрения целесообразно упростить записанные уравнения выберите значение потенциала, равное 0. 3) Для оставшихся (N-1) узлов записываем уравнения, составляющие систему уравнений.
4) Решаем систему уравнений для кольцевых токов 5) Определим токи ответвления как алгебраическую сумму кольцевых токов в данной ветви
С J-образным ответвлением: Общее правило: Необходимо выбрать такие ячейки (кольцевые токи), чтобы каждая ветвь с источником тока это была часть только одного глаза! Процедура:
1) Выбираем независимые сетки в анализируемой окружности, но сначала помечаем сетки, содержащие ветки, источниками тока по общему правилу! Такая процедура позволяет маркировать значения токов шлейфов равными значению и поэтому значения этих токов петли уже известны 2) Слагаемые в уравнениях, содержащие кольцевые токи с известными значениями, передаются в правую часть уравнения.3) Решаем систему уравнений относительно кольцевых токов, но только этих значений которые были неизвестны.
- Метод пропорциональных величин в анализе электрических цепей
В любой физической линейной системе ответ прямо пропорционален сила, вызывающая этот ответ. Следовательно, в линейной схеме, в которой он работает только один источник (напряжение или ток) все токи и напряжения прямо пропорциональны входному значению (исходное напряжение или ток).
Метод пропорционального количества, основанный на этом принципе, может использоваться для анализа. схемы, в которых единственный источник подключен к резисторам, составляющим структуру лестница.
Процедура: а) принимаем значение отклика в ветви крайнее по отношению к источнику, б) вычисляем последовательные ответы, которые должны сопровождать принятое предположение (U ~, I ~) и вход, который дает предполагаемый ответ (E ~ или J ~), и мы определяем коэффициент пропорциональности: p = E / E ~ или p = J / J ~ в) определяем актуальные ответы в схеме: U = p U ~ и I = p I ~
- Метод замены источника тока (принцип Нортона) в анализе цепей электрический
Любой 2-полюсный можно заменить, подключив параллельно идеальный источник тока JN и сопротивление RN
Процедура: 1) Определение сопротивления RN, т.е. эквивалентного сопротивления двусторонней точки, определяемого при все независимые, идеальные короткозамкнутые напряжения и все источники тока заменяем на перерыв.(контролируемые источники остаются без изменений) 2) Нахождение Norton current JN
- Метод замещающего источника напряжения (принцип Тевенина) в анализе цепей электрический
Используется метод замены реального источника напряжения, например, когда задача определение зависимости силы тока в конкретной ветви электрической цепи от функции сопротивление этой ветви.
Процедура: 1) Различаем ветвь с нужным током и клеммы этой ветки (А, В) 2) Фрагмент электрической цепи со стороны выводов A и B (кроме ответвления с нужным ток) заменяется эквивалентным реальным источником напряжения в виде последовательного сочетание идеального источника напряжения ET и резистора RT 3) Находим значение напряжения источника ЕТ, равное напряжению между клеммы А и В полученного электрического клеммника (без ответвления с требуемым током со всеми источниками в схеме работающими) 4) Определяем значение сопротивления RT, которое равно эквивалентному сопротивлению полученного dwójnik (без ответвления с нужным током) со всеми независимыми идеальными источниками заменяется напряжение на короткое замыкание, при этом заменяются все независимые источники тока ломать.(контролируемые источники остаются без изменений). 5) Таким образом, мы получаем схему подменного реального источника напряжение (последовательное соединение ET и RT) с клеммами A и B, к которым мы подключаем ответвление с хотел тока. 6) Используя основные законы электротехники, определяем значение тока в выделенном филиал
- Анализ электрических цепей с магнитными муфтами
Катушки магнитно связаны, индуктивность друг друга равна М. Они существуют. два способа подключения катушек: совместимый и противоположный.С положительным током подключения в обоих элементы в любое время имеют одинаковые фразы по отношению к идентичным клеммам. Потоки самоиндукции и взаимной индукции в каждом элементе складываются, и индукционное напряжение у взаимного стоит знак плюса. При обратном подключении токи в обоих элементах в каждом момент имеют разные фразы по отношению к идентичным клеммам. Самоиндукционные потоки и каждый элемент вычитается, и напряжение взаимной индукции имеет знак минус. Разветвленные цепи переменного тока, содержащие связанные компоненты, могут быть рассчитаны используя, например,люверсовый метод. Метод узлового напряжения здесь бесполезен, потому что ток в любой ветви зависит не только от источников напряжения в ветви и от потенциалов узлов, к которой прикреплена ветвь, но также и от токов других ветвей, которые индуцируют напряжение взаимная индукция. Следовательно, токи ответвления не могут быть выражены напрямую.
- Источники, управляемые по принципиальным схемам (примеры приложений)
Общие вопросы В структурном отношении идеальные управляемые источники представляют собой пару двойных ниппелей:
- Точка двухстороннего контролируемого контура
- Двусторонняя цепь управления
Функционально предполагается, что мощность цепи управления идеального источника контролируемый равен 0.
Однако исходное значение в управляемой цепи зависит от одной из величин. в цепи управления.
Идеальный источник контролируемого напряжения по току - α 1 = [Ом] Идеальный источник напряжения, управляемый напряжением - α 2 = безразмерное усиление напряжения Идеальный источник тока, управляемый напряжением - α 3 = [S] Идеальный источник тока, управляемый током - α 4 = безразмерное усиление тока
Анализ электрических цепей, включая контролируемые источники. Ранее принадлежавшая недвижимость контролируемых источников, а именно то, что мощность цепи управления равна 0, позволяет применение всех известных надежных методов анализа электрических цепей z с учетом дополнительных уравнений, так называемыесвязывание контрольных количеств с количествами в результате используемого метода.
- Определение эквивалентного сопротивления двухпозиционного вывода с управляемым источником
электрических цепей? Все зависит от узлов, ответвлений и петель
Узлы, ветви и петли
Поскольку существует несколько способов соединения компонентов электрических цепей, нам необходимо понимать основные концепции топологии сети. Чтобы отличить схему от сети, мы можем думать о сети как о комбинации элементов или устройств, в то время как схема - это сеть, которая обеспечивает один или несколько замкнутых путей.
Электрические цепи? Все зависит от узлов, ответвлений и петель
По соглашению, говоря о топологии сети, использует слово сеть, а не схема .Мы делаем это, даже если слова «сеть» и «цепь» в данном контексте означают одно и то же.
В топологии сети мы исследуем свойства, связанные с расположением элементов в сети и геометрической конфигурацией сети. Это элементы схемы, такие как ветви, узлы и петли.
Филиалы //
Шлейф представляет собой отдельный элемент, такой как источник напряжения или резистор. Другими словами, ветвь представляет собой любой элемент с двумя концами.
Схема на Рисунке 1 имеет пять ветвей, а именно источник 10 В, источник тока 2 А и три резистора.
Рисунок 1 - Узлы, ответвления и петли
узлов //
Узел - это точка соединения между двумя или более ветвями .
Узел обычно отмечается точкой в цепи . Если короткое замыкание (перемычка) соединяет два узла, эти два узла образуют единый узел. Схема на рисунке 1 имеет три узла: a , b и c .
Обратите внимание, что три точки, составляющие узел b , соединены идеально проводящими проводами и, следовательно, составляют единую точку. То же самое верно и для четырех точек, составляющих узел c . Мы покажем, что схема на рис. 1 имеет только три узла, перерисовав схему на рис. 2. Обе схемы на рис. 1 и 2 идентичны.
Однако, для наглядности, узлы b и c выложены с идеальными проводниками, как на рис. 1.
Рисунок 2 - Трехузловая схема на рис.№ 1 перерисован
Петли //
Цикл - это любой замкнутый путь в цепи .
Цикл - это замкнутый путь, образованный запуском в узле , прохождением через набор узлов и возвращением к исходному узлу без прохождения какого-либо узла более одного раза. Цикл называется независимым, если он содержит хотя бы одну ветвь, не являющуюся частью какого-либо другого независимого цикла. Независимые петли или пути приводят к независимым системам уравнений.
Можно создать независимый набор циклов, в котором один из циклов не содержит такой заглушки. На рис.2, abca с резистором 2 Ом является независимым. Второй контур с резистором 3 Ом и источником тока независимый. Третий контур может быть с резистором 2 Ом, включенным параллельно резистору 3 Ом. Это создает независимый набор петель.
Сеть с ветвями , n узлами и независимыми петлями будет удовлетворять основной теореме топологии сети //
б = 1 + п - 1
Как показывают следующие два определения, топология схемы имеет большое значение для изучения напряжений и токов в электрической цепи.
Два или более элемента соединены последовательно , если они совместно используют только один узел и, следовательно, несут одинаковый ток.
Два или более элемента параллельны, , если они подключены к одним и тем же двум узлам и, следовательно, имеют одинаковое напряжение на них.
Элементы соединены, последовательно, при соединении цепью или соединены последовательно встык. Например, два элемента соединяются последовательно, если они совместно используют один общий узел, и ни один другой элемент не подключен к этому общему узлу. Параллельные элементы подключены к одной и той же паре клемм.
Элементы также могут быть соединены таким образом , что они не будут ни последовательно, ни параллельно .
В схеме, показанной на Рисунке 1, источник напряжения и резистор 5 Ом включены последовательно, потому что через них протекает один и тот же ток. Резистор 2 Ом, резистор 3 Ом и источник тока подключены параллельно, потому что они подключены к одним и тем же двум узлам b и c и, следовательно, имеют одинаковое напряжение на них. Резисторы 5 Ом и 2 Ом не включены ни последовательно, ни параллельно друг другу.
Проблемы с напряжением на узле при анализе цепей (ВИДЕО)
Ссылка // Основы электрических схем Чарльз К. Александер и Мэтью Н.О. Садику (приобретено на Amazon)
Электропроводники и изделия родственные
.Электротехника - Основные элементы электрических схем
1. Схема представляет собой систему соединенных элементов, через которые ток может течь от источников к приемникам тока. Он состоит из электрических проводов, источников напряжения, приемников и переключателей, образующих замкнутый путь электрического тока. Эти элементы электрической схемы не теряют своих характерных свойств.2. Ветвь электрической цепи - это один или несколько последовательно соединенных элементов электрической цепи.
3. Линия связи - это совокупность взаимосвязанных цепей, образующих путь, закрытый для тока.
4 Энергетические процессы , происходящие в элементах электрической цепи, - это генерация, накопление и рассеяние электрической энергии.
5. Идеальный элемент электрической цепи - это элемент, который характеризует только один тип энергетического процесса.
6. Пассивный элемент электрической цепи - это электрические компоненты, не производящие электричество.Для них характерна способность накапливать и рассеивать энергию.
7. Идеальные пассивные элементы:
- резистор (резистор) - элемент, в котором происходит процесс рассеивания энергии, т.е. преобразование электричества в тепло (параметр - сопротивление R -> ом или проводимость G (где G = 1 / R) -> simens)
- катушка - элемент, в котором происходит процесс накопления энергии в магнитном поле (параметр - индуктивность L)
- конденсатор - элемент в которой происходит процесс накопления в электрическом поле (параметр - емкость C - фарад)
C = Q / U
где:
C - емкость
Q - нагрузка, накопленная на одной крышке
U - электрическое напряжение между крышками
7. Реальные пассивные элементы - это элементы, в которых происходят как минимум два типа энергетических процессов.
8. Пассивные нелинейные элементы - это такой элемент электрической цепи, вольт-амперная характеристика которого нелинейна, то есть такой, который не может быть описан аналитически с помощью уравнения прямой линии.
9. Активные элементы - это элементы, в которых процесс выработки электроэнергии преобладает за счет другой формы энергии.
Идеальный источник напряжения - это двухконтактный, который выдает напряжение независимо от протекающего тока
.Последовательные и параллельные соединения
- dlaucznia.pl
Последовательные и параллельные соединения
Провода в электрических цепях могут разветвляться и соединяться друг с другом. Места ответвлений и подключений - это так называемые узла . Часть электрической цепи между двумя соседними узлами - это ветвь .Следует отметить одну вещь - видно, что лампочки на рисунке A выше не подключены к одной и той же паре узлов, но мы говорим, что они подключены параллельно.Это связано с тем, что оголенный провод сам вызывает падение напряжения, которое настолько мало, что им можно пренебречь - такой провод не имеет отношения к свойствам схемы. Схема с рисунка А выше может быть представлена так же, как и ниже - расстояние между ветвями важно только для ясности схемы.
Последовательное соединение в зависимости от напряжения и тока
Если элементы схемы соединены последовательно, это означает, что через них протекает одинаковое количество зарядов.Заряды перемещаются через элементы для выполнения работы, например, заставляя светить лампочку или вращать двигатель, но это не значит, что они исчезают по пути. Просто после выполнения работы с данным элементом заряды имеют меньшую энергию - на каждом элементе происходит падение напряжения, и падения напряжения складываются.
Параллельное соединение в зависимости от напряжения и тока
Если элементы соединены параллельно, это означает, что они подключены к одной паре узлов, то есть к двум точкам схемы.Если к такой паре узлов подключить вольтметр, он покажет напряжение, которое будет общим для всех ветвей схемы.На первый взгляд сложно определить, последовательное ли это соединение или параллельное. Однако мы должны помнить, что если между узлами нет других элементов, мы можем соединить такие узлы, и новая схема подключения будет такой же, как и предыдущая. Если мы подключим узел 1 к узлу 3, а затем узел 2 к 4, как на рисунках ниже:
, мы увидим, что каждая лампочка подключена между одной и той же парой узлов, поэтому они подключены параллельно.
.Решенные задачи и примеры из основ электротехники
Здесь можно найти различные задания из основ электротехники. Для тех, кто начинает работать в области электротехники, могут быть полезны задачи, использующие уравнения Кирхгофа, вычисление сопротивления и импеданса цепи. Кроме того, здесь вы можете найти сценарий по основам теории электротехники и сценарий по электрической метрологии. Вы также можете найти выводы и примеры узлового метода, метода сетки и метода суперпозиции.Также есть проблемы с переходными процессами конденсатора и переходными процессами катушки. Определение максимальной мощности приемника. Если кто не знает, откуда берется резонансная частота RLC, то здесь тоже есть ее вывод.
Английская версия:
Электротехника
Основы электротехники
Основные теоретические сведения по электротехнике. Электротехника - это точная наука, имеющая дело с практическим применением физических явлений, связанных с электромагнитными взаимодействиями.Как и любая наука, электротехника основана на физике и математике.
Основы электротехники - теория
Основы электротехники и электросетевой метрологии
Набор основных электротехнических формул, таких как среднеквадратичное значение, среднее значение и среднее значение за полупериод. Вывод формул для напряжения катушки и тока конденсатора.
Основы электротехники - Шаблоны скриптов 1
Сборник заметок по основам электротехники, скрипт включает основные формулы, используемые в расчетах для переменного тока, формулы для импеданса, индуктивного и емкостного реактивного сопротивления, синусоидальные формы волны тока на пассивных элементах, таких как катушка, конденсатор и резистор.Формулы для активной, реактивной и полной мощности. Также включена основная информация о двигателях постоянного тока с независимым возбуждением и серийных двигателях, а также трехфазных асинхронных двигателях. С этой таблеткой знаний стоит познакомиться.
Основы электротехники - Шаблоны сценариев 2
Примечания, объясняющие, что такое относительная и абсолютная погрешность измерения. Типы аналоговых измерительных систем.
Основы учета электроэнергии
Скрипт с примечаниями, содержащими описания измерений неэлектрических величин, таких как: температура, масса, сила, давление, ускорение.Большинство современных измерительных преобразователей преобразуют заданную величину в электрический сигнал. Собранные здесь примечания описывают принципы работы наиболее важных преобразователей.
Измерение неэлектрических величин
Сопротивление - задания
Решенные задачи и примеры, в которых определено сопротивлений, для иную построенных электрических цепей. Знание сопротивления цепи, «видимого» на клеммах, выбранных для анализа, очень полезно при анализе электрических цепей.Чаще всего мы определяем эквивалентное сопротивление, чтобы рассчитать ток, который снимается с источника питания. В решаемых задачах часто используется соотношение между сопротивлением и проводимостью , R = 1 / G → G = 1 / R. Чаще всего мы встречаемся с последовательным или параллельным соединением резисторов, в представленных решениях задач можно найти примеры электрических цепей, в которых не удастся использовать соотношение для последовательного и параллельного соединения сопротивлений.
Сопротивление - задания
Импеданс - задачи
При анализе цепей переменного тока встречаем сопротивление Z .Импеданс - это векторная величина. Импеданс состоит из трех компонентов:
• сопротивление R [Ом]
• индуктивное реактивное сопротивление X L = ω · L [Ом;]
• емкостное реактивное сопротивление X C = 1 / (ω · C) [& Ом; ]
Вектор импеданса записывается с использованием комплексных чисел:
Z = R + j X L -j X C
Z = R + j ω L> -j 1 / (ω C)
Значение вектора импеданса определяется по формуле:
Z = (R 2 + (X L -X C ) 2 ) 1/2
Z = (R 2 + (ωL -1 / (ω C)) 2 ) 1/2
A после вычитания индуктивного реактивного сопротивления X L и емкостного реактивного сопротивления X C
Z = (R 2 + X 2 ) 1/2
где
• ω = 2 · π · f - пульсация (круговая частота) [рад / с]
• L - индуктивность [H]
• C - электрическая емкость [F = A · s / V]
• j - мнимая единица → j 2 = -1
Импеданс - задачи
Теорема Нортона
Теорема Нортона - один из основных принципов, используемых при решении электрических цепей постоянного и переменного тока.Теорема Нортона позволяет представить электрическую цепь, «видимую» с любых двух ее клемм, используя исходный ток Нортона I nort и сопротивление Нортона R nort . Ток источника Norton I , nort и сопротивление Norton R , nort подключены параллельно клеммам схемы, для которой они были определены. Теорема Нортона позволяет «свернуть» часть схемы или, другими словами, рассматривать ее как пресловутый черный ящик, представленный эквивалентным источником тока I nort и эквивалентным сопротивлением R nort .
Теорема Нортона - Упражнения
Теорема Тевении
Теорема Тевенина - один из основных принципов, используемых при решении электрических цепей постоянного и переменного тока. Теорема Тевенина позволяет представить электрическую цепь, «видимую» с любых двух ее выводов, используя напряжение источника Тевенина V th и сопротивление Тевенина R th .Источник напряжения Thevenin V th и сопротивление Thevenin R th соединены последовательно с выводами цепи, для которой они были назначены. Эта теорема позволяет «свернуть» часть схемы или, другими словами, рассматривать ее как пресловутый черный ящик.
Теорема Тевенина - задания
Примеры законов Кирхгофа
Законы Кирхгофа для электрических цепей - одни из самых фундаментальных в электротехнике.Первый закон Кирхгофа выводится из известного нам из физики принципа сохранения электрического заряда. Второй закон Кирхгофа выводится из самого фундаментального принципа физики - принципа сохранения энергии. Количество уравнений Кирхгофа, необходимых для решения электрической цепи, выражается в соответствии со следующими правилами:
- Для текущего закона Кирхгофа количество уравнений равно количеству «n» узлов минус один
IK. → (п-1) - Для закона Кирхгофа по напряжению количество уравнений равно
, число «m» ветви в цепи
минус количество уравнений для первого закона Кирхгофа
IIK.→ м- (п-1)
Законы Кирхгофа в электрических цепях - задания
Метод наложения - решенные задачи
Метод наложения - один из основных методов решения электрических цепей. Метод суперпозиции заключается в анализе схемы с точки зрения отдельных входов. Силы, с которыми мы сталкиваемся в электрических цепях, являются источниками тока или напряжения. В общем, при анализе схемы для каждого входа будет создана «новая» подсхема, в которой будет работать только интересующий нас вход.Для двух входов будут созданы две подсхемы, для трех входов будут созданы три подсхемы. Токи / напряжения в главной цепи - это сумма составляющих токов / напряжений, полученных в отдельных подсхемах. Токи / напряжения в отдельных подсхемах отмечены как исходящие от заданного возбуждения. Принцип действия в методе наложения следующий:
• шунтируемые источники напряжения закорочены
• шунтируемые источники тока разомкнуты
Метод наложения - упражнения
Узловой метод Вывод и примеры
Узловой метод часто используется при расчете электрических цепей.Не знаю, задумывался ли кто-нибудь из вас, откуда взялся метод узловых потенциалов. Метод основан на предположении, что потенциал одного из узлов схемы равен 0 [В]. Заземляем символически выбранный узел с потенциалом, равным 0 [В]. Как мы все знаем, электрическое напряжение - это разность потенциалов, то есть U ab = V a -V b . Принятие значения одного из узлов равным 0 [V] не повлияет на правильность окончательного результата расчета. Узловой метод основан на первом законе Кирхгофа для электрических цепей.Принцип узлового метода заключается еще и в том, что во время его применения мы должны преобразовывать имеющиеся в цепи источники напряжения в источники тока.
Узловой метод - решенные проблемы
Метод кольца Вывод и примеры
Метод построения сетки является альтернативой методу узлового потенциала. В методе тока контура каждой ячейке электрической цепи назначается контурный ток. Как правило, мы предполагаем, что цикл токов контура идет по часовой стрелке.Токи ответвлений ветвей, которые являются частью двух сеток, равны разности кольцевых токов. В методе кольцевого тока мы пишем уравнения, в которых сумма напряжений источника равна сумме напряжений, вызванных кольцевыми токами. в методе проушины суммируем источники напряжения. Если в анализируемой электрической цепи есть источники тока, их необходимо преобразовать в источники напряжения.
Кольцевой метод - решенные проблемы
Емкость конденсатора - задания
Емкость C определяется как отношение заряда Q, накопленного на пластинах конденсатора, к напряжению U между пластинами конденсатора.
C = Q / U
Единица электрической емкости - один фарад [Ф]. Фарад - производная единица системы единиц СИ. Фарад также является очень большой единицей, поэтому на практике мы чаще всего используем такие кратные, как: миллифарад [мФ], микрофарад [мкФ], нанофард [нФ] или пикофарад [пФ].
• 1 [мФ] = 1 · 10 -3 [F]
• 1 [мкФ] = 1 · 10 -6 [F]
• 1 [нФ] = 1 · 10 -9 [F] ]
• 1 [пФ] = 1 · 10 -12 [F]
Большое значение единицы электрической емкости Фарад → 1 [Ф] связано с большим значением единицы электрического заряда, которым является кулон → 1 [ C].Кулон связан с элементарным зарядом 1e уравнением 1e = 1,6 · 10 -19 C. Элементарный электрический заряд - это электрический заряд электрона (-1e) или протона (+ 1e). Единица емкости C, как и любая другая производная единица СИ, может быть представлена базовыми единицами.
[F] = [C / V] = [A с / (Н · м / A · с)] = [(A · с) 2 / (кг (м 2 / с) м] = [(A 2 · с 3 ) / (кг · м 3 )]
Как видно выше, Фарад, представленный базовыми единицами СИ, является довольно большой долей.
Емкость конденсатора - задания
Переходные процессы
В рассмотренных до сих пор электрических цепях переменного и постоянного тока мы всегда предполагали, что они находятся в установившемся состоянии. Характерной особенностью установившегося режима является то, что реакция системы совпадает с ее возбуждением. В случае цепей постоянного тока присутствующие в ней количества зависят от времени t. Фактически, электрическая цепь до того, как она перейдет в установившееся состояние , сначала находится в переходном режиме .Мы называем переходный процесс, иначе , переходным состоянием или переходным состоянием .
Следует отметить, что в электрических схемах есть элементы, которые могут накапливать энергию. Такими элементами являются:
• L катушка → имеет способность накапливать энергию в магнитном поле → W L = (1/2) · L · i 2
• конденсатор C → имеет способность накапливать энергию в электрическое поле → W C = (1/2) · C · u 2
Как катушка, так и конденсатор могут иметь ненулевую энергию перед подключением к электрической цепи.
При анализе электрических цепей в переходных процессах мы используем законы коммутации.
• Первый закон коммутации - Ток, протекающий через индуктивность, не может резко измениться, и в момент t (0-) до коммутации имеет то же значение, что и в момент t (0+) сразу после коммутации.
• Второй закон коммутации - Напряжение цепи на конденсаторе C не должно резко изменяться, и в момент времени t (0-) непосредственно перед коммутацией оно имеет то же значение, что и в момент времени t (0+) сразу после коммутации.
Электрические цепи - переходные процессы
Пассивные фильтры
Пассивные фильтры - одна из основных систем, используемых в электрических цепях. Как следует из названия, они построены на основе пассивных элементов, таких как резистор R, конденсатор C и катушка L. Импеданс этих элементов зависит от частоты, в случае сопротивления его значительная зависимость от частоты проявляется при очень высокие частоты.Зависимость сопротивления от частоты связана с явлением смещения тока (скин-эффектом). Из-за скин-эффекта сечение проводника уменьшается, что связано с протеканием тока по части сечения ближе к внешней части проводника. Каждый фильтр имеет передаточную характеристику, которая представляет отношение выходного сигнала к входному как функцию частоты. Для каждого фильтра частота среза равна f g .Частота среза равна частоте, для которой затухание в фильтре больше 3 [дБ]. На практике фильтры широко используются в системах электроснабжения, измерительных системах и многих других. В случае с измерительными системами фильтры используются для отсечки частот, которые нас не интересуют. Здесь можно представить систему, обрабатывающую звук в диапазоне слышимости человека. Диапазон частот человеческого слуха составляет от 16 [Гц] до 20 [кГц].Частоты за пределами полосы пропускания могут быть отфильтрованы из спектра сигнала, поскольку они могут искажать измеряемый сигнал из-за наложения спектров.
Пассивные фильтры
Мощность в цепях переменного тока
В цепях переменного тока мы различаем три типа мощности:
• полная мощность S [В · A]
• активная мощность P [Вт]
• реактивная мощность Q [вар]
Полная мощность S представляет собой геометрическую сумму активной мощности. P и реактивная мощность Q. Активная мощность - это мощность, которая может быть преобразована в механическую работу или тепло.Реактивная мощность связана с изменениями энергии в элементах реактивного сопротивления. Реактивная мощность Q не может быть преобразована в полезную работу или тепло. Комплексные числа используются при расчетах мощности в цепях переменного тока. Компоненты мощности представлены векторами, которые образуют треугольник мощности . В линиях электропередачи количество передаваемой по ним реактивной энергии сводится к минимуму, так как это вызывает увеличение тока и, следовательно, потерь на сопротивлении линий передачи ΔP = I 2 · R p .Эти потери зависят от квадратичного тока. Упомянутый выше механизм потерь также объясняет, почему электроэнергия передается с использованием высокого напряжения. Производители электроэнергии устанавливают для потребителей электроэнергии величину реактивной мощности, которая может быть получена из сети электроснабжения. Этот порог определяется минимальным требуемым cosφ для основной гармоники. Реактивная мощность может быть произведена за счет местного использования электроэнергии, но ее необходимо компенсировать.
Мощность в электрических цепях переменного тока
Максимальная мощность на приемнике
Вывод формулы максимальной мощности приемника в электрической цепи. Отношение к максимальной мощности получается с помощью законов Кирхгофа, закона Ома, выражения для мощности постоянного тока. Выражение для максимальной мощности определяется путем вычисления первой производной мощности приемника, записанной как функция сопротивления приемника.
Максимальная мощность, выделяемая на приемник
Методы обработки A / C
Сборник заметок, описывающих принципы работы важнейших методов аналого-цифрового преобразования.
Скрипт с методами обработки A / C
Резонанс в цепях RLC
В электрических цепях существует два типа резонанса:
• резонанс напряжения - возникает в последовательном контуре RLC
• резонанс тока - возникает в параллельном контуре RLC
Резонанс широко используется на практике. Пример повседневного использования резонанса - радиоприемник. Явление резонанса связано с вынужденными колебаниями, они могут быть как электрическими, так и механическими.В электротехнике резонанс может быть как желаемым, так и нежелательным явлением. Примером использования резонанса в качестве желаемого явления является возможность выборочной фильтрации выбранных частот.
Резонанс в цепях RLC
Электропривод
Электропривод - один из основных приводов, используемых в технике. В целом электропривод состоит из электродвигателей, которые можно разделить на электродвигатели постоянного и переменного тока.В каждой из упомянутых групп много дизайнерских решений. Группа двигателей постоянного тока включает в себя последовательный двигатель постоянного тока и двигатель постоянного тока с независимым возбуждением. Группа двигателей переменного тока включает трехфазный асинхронный двигатель, однофазный асинхронный двигатель, универсальный двигатель и синхронный двигатель. Перечисленные выше двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую энергию вращающегося ротора двигателя. Следует помнить, что мощность, указанная в качестве параметра двигателя, - это не электрическая мощность, которую двигатель получает от сети, а механическая мощность на валу двигателя.Механическая мощность на валу двигателя связана с крутящим моментом и скоростью вращения уравнением:
P = M · ω
, где
• P - механическая мощность [Вт]
• M - крутящий момент на валу двигателя [Н · м]
• ω - угловая скорость вириника [рад / с]
Основания электропривода
Примеры метода кольца и узла:
Сравнение узлового и ушкового способов на примере одной и той же электрической схемы. Методы узлов и колец выводятся из законов Кирхгофа.Источник происхождения у обоих методов один и тот же, для некоторых проще завязать узел, а для других - метод петель. В следующих примерах вы можете сравнить два метода на одной и той же электрической цепи.
Узел и кольцо 1
Применение узлового и сеточного методов для решения электрической цепи с ваттметром.
Метод узла и кольца 2
Качество электроэнергии
Электричество сегодня повсеместно. Электроэнергия также в значительной степени коммерциализирована. Есть три полных лабораторных исследования результатов измерений, в которых критерием оценки является системное постановление министра экономики от 4 мая 2007 г. о подробных условиях эксплуатации энергосистемы. На основе данных записанных анализов оцениваются следующие параметры электроэнергии, поставляемой в сеть:
• среднее значение основной гармоники
• действующее значение напряжения
• действующее значение тока
• коэффициент несимметрии напряжения
• колебания напряжения через коэффициенты P ST и P LT
• искажение напряжения - THD U
• искажение тока - THD I
• общая активная мощность P
• общая реактивная мощность Q
• полная полная мощность S
• общая коэффициент мощности PF
качество электроэнергии разработка измерений 1
качество электроэнергии разработка измерений 2
качество электроэнергии разработка измерений 3
Падение коммутируемого напряжения
90 380
Решена проектная задача по коммутации падений напряжения в электросети .Каждое электрическое устройство оказывает влияние на окружающую среду, в этом пункте решена проблема коммутации падений напряжения в электросети в результате подключения к нему преобразователя. Предмет задания - проверить, не будут ли превышены допустимые падения напряжения в сети для заданных параметров.
коммутационных падений напряжения в электросети - выполнить проектное задание
Каталог заданий
Задача - законы Кирхгофа 1
Задача - законы Кирхгофа 2
Задача - законы Кирхгофа 3
Задача - законы Кирхгофа 4
Пример результата сопротивления
Формулы для составляющих полного сопротивления
Результирующее сопротивление 1
Результирующее сопротивление 2
Узловой метод Вывод
Пример узлового метода
Получение кольцевого метода
Пример кольцевого метода