Меню

Цепи с двумя источниками тока или напряжения

3 Методы расчета электрических цепей с несколькими источниками питания

ЛЕКЦИЯ 3

Методы расчета электрических цепей с несколькими источниками питания

а) Метод с помощью законов Кирхгофа

Самый точный метод, но с его помощью можно определять параметры схемы с 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 (pq + 1) и составить их;

5. Решая совместно уравнения, определяем недостающие параметры цепи;

6. По полученным данным производится проверка расчетов, подставляя значения в уравнения по 1-ому и 2-ому законам Кирхгофа или составив и рассчитав баланс мощностей.

Пример:

Согласно предложенному алгоритму, определим количество узлов и ветвей схемы рис. 1

q = 3, p = 5, следовательно, уравнений по 1-ому закону Кирхгофа равно 2, а уравнений по 2-ому закону Кирхгофа равно 3.

Запишем эти уравнения согласно правилам:

для узла «а» I1 — I2 — I4 = 0

для узла «b» I4 — I5 — I3 = 0

Составим уравнения баланса мощностей:

б) Метод контурных токов

Используя этот метод, сокращается число уравнений, а именно исключаются уравнения по 1-ому закону Кирхгофа. Вводится понятие контурный ток ( – это виртуальное понятие), составляются уравнения по второму закону Кирхгофа.

Рассмотрим наш пример рис. 2

Контурные токи обозначены Iм, Iн, Iл, заданы их направления, как показано на рис. 2

1. запишем действительные токи через контурные: по внешним ветвям I1 = Iм, I3 = Iл, I4 = Iн и по смежным ветвям I2 = IмIн, I5 = IнIл

2. Составим уравнения по второму закону Кирхгофа, так, как контура три, следовательно будет и три уравнения:

для первого контура Iм·(R1 + R2) — Iн·R2 = E1E2, знак «–» перед Iн ставится потому , что этот ток направлен против Iм

для второго контура — Iм·R2 + (R2 + R4 + R5) ·IнIл·R5 = E2

для третьего контура — Iн·R5 + (R3 + R5) ·Iл = E3

3. Решая полученную систему уравнений, находим контурные токи

4. Зная контурные токи, определяем действительные токи схемы (см. пункт 1.)

в) Метод узловых потенциалов

Предлагаемый метод самый эффективный из предложенных методов, при этом конечно теряется точность расчетов, этот метод заложен программу определения параметров схем в инженерных программах EWB MULTISIM, TINA.

Ток в любой ветви схемы можно найти по обобщённому закону Ома. Для этого необходимо определить потенциалы узлов схемы.

Если схема содержит n-узлов, то уравнений будет (n-1):

  1. Заземлим любой узел схемы φ = 0;
  2. Необходимо определить (n-1) потенциалов;
  3. Составляются уравнения согласно первому закону Кирхгофа по типу:

где I11I (n-1), (n-1) узловые токи в ветвях с ЭДС подключенных к данному узлу, Gkk – сумма проводимостей ветвей в узле k, называемая собственной проводимостью, Gkm – сумма проводимостей ветвей соединяющие узлы k и m, взятая со знаком «–», называемая взаимная проводимость между узлами;

  1. Токи в схеме определяются по обобщенному закону Ома.

Пример:

Заземлим узел с, т.е. φс = 0

φа ( + + ) — φb = E1 + E2

φb (++) — φa = — E3

определив потенциалы φа и φb, найдем токи схемы. Составление формул для расчета токов осуществляется в соответствии с правилами знаков ЭДС и напряжений, при расчете по обобщенному закону Ома (см. лекция 1).

Правильность расчета токов проверяется с помощью законов Кирхгофа и баланса мощностей.

г) Метод двух узлов

Метод двух узлов это частный случай метода узловых потенциалов. Применяется в случае, когда схема содержит только два узла (параллельное соединение).

Алгоритм:

  1. Задаются положительные направления токов и напряжение между двумя узлами произвольно;
  2. Уравнение для определения межузлового напряжения

,

где G – проводимость ветви, J – источники тока;

  1. Правило: G·E и J берутся со знаком «+», если Е и J направлены к узлу с большим потенциалом;
  2. Токи схемы определяются по обобщенному закону Ома

Пример:

Составление формул для расчета токов осуществляется в соответствии с правилами знаков ЭДС и напряжений, при расчете по обобщенному закону Ома (см. лекция 1).

д) Метод активного двухполюсника (генератора)

Данный метод применяется, когда необходимо рассчитать параметры одной ветви в сложной схеме. Метод основан на теореме об активном двухполюснике: «Любой активный двухполюсник может быть заменен эквивалентным двухполюсником с параметрами Еэкв и Rэкв или Jэкв и Gэкв , режим работы схемы при этом не изменится».

Алгоритм:

1. Разомкнуть ветвь, в которой необходимо определить параметры.

2. Определить напряжение на разомкнутых зажимах ветви, т.е. при режиме холостого хода Еэкв = Uхх любимым методом.

3. Заменить активный двухполюсник, т.е. схему без исследуемой ветви, пассивным (исключить все источники питания, оставив их внутренние сопротивления, не забывая, что у идеальной ЭДС Rвн = 0, а у идеального источника тока Rвн = ∞). Определить эквивалентное сопротивление полученной схемы Rэкв.

4. Найти ток в ветви по формуле I = Eэкв/(R+Rэкв) для пассивной ветви и

I = E ± Eэкв/(R+Rэкв) для активной ветви.

Нелинейные цепи постоянного тока

Определение нелинейного элеиента

На практике в промышленной электронике электрические цепи состоят в основном из нелинейных элементов, т.е. из элементов, у которых ВАХ не являются прямой линией (значения параметров резко изменяются с изменением тока)

Нелинейные ВАХ имеют все полупроводниковые приборы:

  1. Полупроводниковые диоды
  2. Стабилитроны
  3. Термисторы
  4. Транзисторы
  5. Тиристоры и т.д.

Анализ и расчет нелинейных цепей проводится с помощью метода пересечения характеристик, методом эквивалентного, активного двухполюсника.

Характеристики и параметры нелинейного элемента

Понятия статического и динамического (дифференциального) сопротивления

Rcт = Uрт/Iрт – отношение напряжения на элементе к току в заданной точке его характеристики

Rдин = dU/dI = ∆U/∆I – отношение изменения напряжения к изменению тока в заданной рабочей области нелинейного элемента

Читайте также:  Что такое лавинный ток

Анализ нелинейных цепей

Осуществляется двумя способами аналитическим или графическим — методом пересечения характеристик — это решение нелинейного уравнения определяющего электрическое состояние графическим способом.

Рассмотри участок цепи с последовательно соединенными линейным и нелинейным элементами (рис 2).

Составим уравнение электрического состояния для цепи рис.2:

U = ERн·I

Согласно этому уравнению строится «опрокинутая» ВАХ резистора Rн (или линию нагрузки).

Правило: если нелинейный элемент соединен последовательно с резистором, то строится «опрокинутая» ВАХ, если параллельно, то строится обычная ВАХ резистора.

Как известно, любая прямая строится по двум точкам, которые соответствуют двум режимам двухполюсника с параметрами E и Rн.

Холостой ход: I = 0; U = E

Короткое замыкание: U = 0; Iкз =E/Rн

Пересечение вольтамперных характеристик нелинейного элемента и резистора дают графическое решение задачи, как показано на рис. 3 .

В анализе нелинейных цепей используется метод эквивалентного генератора, в случае сложной цепи: Многоэлементный активный линейный двухполюсник, к выходным зажимам которого подключен нелинейный элемент, может быть заменен эквивалентным двухполюсником. Напряжение и ток на нелинейном элементе находятся методом пересечения характеристик, зная эти параметры можно определить токи и напряжения остальных ветвей цепи.

В случае последовательно соединённых нелинейных элементов сначала графически складывают ВАХ элементов, а затем проводят расчёт как показано ранее.

Сложение ВАХ, при последовательном включении нелинейных элементов

Сложение ВАХ, при параллельном включении нелинейных элементов

Источник

Ток и напряжение при параллельном, последовательном и смешанном соединении проводников

Ток и напряжение при параллельном, последовательном и смешанном соединении проводниковРеальные электрические цепи чаще всего включают в себя не один проводник, а несколько проводников, как-то соединенных друг с другом. В самом простом виде электрическая цепь имеет только «вход» и «выход», то есть два вывода для соединения с другими проводниками, через которые заряд (ток) имеет возможность втекать в цепь и из цепи вытекать. При установившемся токе в цепи, значения величин токов на входе и на выходе будут одинаковы.

Если взглянуть на электрическую цепь, включающую в себя несколько разных проводников, и рассмотреть на ней пару точек (вход и выход), то в принципе остальная часть цепи может быть рассмотрена как одиночный резистор (по ее эквивалентному сопротивлению).

При таком подходе говорят, что если ток I – это ток в цепи, а напряжение U – напряжение на выводах, то есть разность электрических потенциалов между точками «входа» и «выхода», то тогда отношение U/I можно рассмотреть как величину эквивалентного сопротивления R цепи целиком.

Если закон Ома выполняется, то эквивалентное сопротивление можно вычислить довольно легко.

Ток и напряжение при последовательном соединении проводников

Ток в последовательной цепи

В простейшем случае, когда два и более проводников объединены друг с другом в последовательную цепь, ток в каждом проводнике окажется одним и тем же, а напряжение между «выходом» и «входом», то есть на выводах всей цепи, будет равным сумме напряжений на составляющих цепь резисторах. И поскольку закон Ома справедлив для любого из резисторов, то можно записать:

Напряжение при последовательном соединении проводников

Итак, для последовательного соединения проводников характерны следующие закономерности:

Для нахождения общего сопротивления цепи, сопротивления составляющих цепь проводников складываются;

Ток через цепь равен току через любой из проводников, образующих цепь;

Напряжение на выводах цепи равно сумме напряжений на каждом из проводников, образующих цепь.

Ток и напряжение при параллельном соединении проводников

Ток при параллельном соединении проводников

При параллельном соединении нескольких проводников друг с другом, напряжение на выводах такой цепи — это напряжение на каждом из проводников, составляющих цепь.

Напряжения на всех проводниках равны между собой и равны напряжению приложенному (U). Ток через всю цепь — на «входе» и «выходе» — равен сумме токов в каждой из ветвей цепи, параллельно объединенных и составляющих данную цепь. Зная, что I = U/R, получаем, что:

Ток и напряжение при параллельном соединении проводников

Итак, для параллельного соединения проводников характерны следующие закономерности:

Для нахождения общего сопротивления цепи — складываются обратные величины сопротивлений составляющих цепь проводников;

Ток через цепь равен сумме токов через каждый из проводников, образующих цепь;

Напряжение на выводах цепи равно напряжению на любом из проводников, образующих цепь.

Эквивалентные схемы простых и сложных (комбинированных) цепей

Эквивалентные схемы простых и сложных (комбинированных) цепей

В большинстве случаев схемы цепей, являясь комбинированным соединением проводников, поддаются пошаговому упрощению.

Группы соединенных последовательно и параллельно частей цепи, заменяют эквивалентными сопротивлениями по приведенному выше принципу, шаг за шагом вычисляя эквивалентные сопротивления кусочков, затем приводя их к одному эквивалентному значению сопротивления всей цепи.

И если сначала схема выглядит довольно запутанной, то будучи упрощенной шаг за шагом, она может быть разбита на меньшие цепочки из последовательно и параллельно соединенных проводников, и так в конце концов сильно упрощена.

Схема моста

Между тем, не все схемы подаются упрощению таким простым путем. Простая с виду схема «моста» из проводников не может быть исследована таким образом. Здесь нужно применять уже несколько правил:

Для каждого резистора выполняется закон Ома;

В любом узле, то есть в точке схождения двух и более токов, алгебраическая сумма токов равна нулю: сумма токов втекающих в узел, равна сумме токов вытекающих из узла (первое правило Кирхгофа);

Сумма напряжений на участках цепи при обходе по любому пути от «входа» до «выхода» равна приложенному к цепи напряжению (второе правило Кирхгофа).

Мостовое соединение проводников

Мостовое соединение проводников

Дабы рассмотреть пример использования приведенных выше правил, рассчитаем цепь, собранную из проводников, объединенных в схему моста. Чтобы вычисления получились не слишком сложными, примем, что некоторые из сопротивлений проводников равны между собой.

Обозначим направления токов I, I1, I2, I3 на пути от «входа» в цепь — к «выходу» из цепи. Видно, что схема симметрична, поэтому токи через одинаковые резисторы одинаковы, поэтому обозначим их одинаковыми символами. В самом деле, если поменять у цепи местами «вход» и «выход», то схема будет неотличима от исходной.

Читайте также:  Значения букв электрический ток

Для каждого узла можно записать уравнения токов, исходя из того, что сумма токов втекающих в узел равна сумме токов вытекающих из узла (закон сохранения электрического заряда), получится два уравнения:

Уравнение токов для узла

Следующим шагом записывают уравнения сумм напряжений для отдельных участков цепи при обходе цепи от входя к выходу различными путями. Так как схема является в данном примере симметричной, то достаточно двух уравнений:

Уравнения сумм напряжений для отдельных участков цепи

В процессе решения системы линейных уравнений, получается формула для нахождения величины тока I между зажимами «входным» и «выходным», исходя из заданного приложенного к цепи напряжения U и сопротивлений проводников:

Формула для нахождения величины тока между зажимами

А для общего эквивалентного сопротивления цепи, исходя из того, что R = U/I, следует формула:

Общее эквивалентное сопротивление цепи

Можно даже проверить правильность решения, например приведя к предельным и к частным случаям величины сопротивлений:

Теперь вы знаете, как находить ток и напряжение при параллельном, последовательном, смешанном, и даже при мостовом соединении проводников, применяя закон Ома и правила Кирхгофа. Эти принципы очень просты, и даже самая сложная электрическая цепь с их помощью в конце концов приводится к элементарному виду путем нескольких несложных математических операций.

Источник

Электрическая цепь с двумя источниками

ads

Электрическая цепь может содержать несколько источников или приемников электроэнергии. Такие цепи называются сложными, для расчетов основных величин в таких цепях применяют специальные методы.

На рисунке 1 приведена схема с двумя источниками ЭДС: E1 и E2. Источники имеют внутренние сопротивления r1 и r2. Нагрузка условно обозначена резистором с сопротивлением R. Так как в цепи отсутствуют разветвления, то ток во всех ветвях будет одинаков и равен I

Схема электрической цепи с двумя источниками ЭДС

Рис. 1. Схема электрической цепи с двумя источниками ЭДС

Для расчета сложных электрических цепей наряду с законом Ома применяются два закона Кирхгофа.

Одним из наиболее простых способов расчета цепи с двумя источниками ЭДС является метод наложения токов. Данный метод основан на аддитивном свойстве токов, согласно которому ток в цепи равен алгебраической сумме токов, создаваемых каждым источником питания независимо друг от друга. Это правило применимо для расчета любой линейной цепи (то есть цепи, в которой сопротивления всех участков постоянны).

Пусть в электрической цепи действует только один источник ЭДС E1, тогда ток в цепи будет равен

Теперь положим обратную ситуацию: в электрической цепи действует только один источник ЭДС E2, а источник E1 присутствует, но не производит ток. Тогда ток в цепи будет равен

Два источника ЭДС в цепи направлены встречно, следовательно, суммарный ток I будет равен разности токов I1 и I2

Из свойства аддитивности токов можно сделать немаловажный вывод: если ЭДС E1 и E2 имеют встречное направление, и равны, то ток в цепи будет равен нулю

Если значения E1 и E2 различны, то в цепи возникает ток, направление которого совпадает с током, создаваемой «большим» ЭДС. Иными словами, если E1 > E2, то направление тока совпадает с ЭДС E1, если E1 E2).

Электродвижущая сила E2, направленная в противоположную току I сторону, называется встречной или противо-ЭДС.

Рассмотрим процессы и запишем основные зависимости, которые соответствуют каждому из участков цепи.

На участке ab имеется сопротивление источника ЭДС r1, а действие самого источника совпадает с направлением тока I. Следовательно указанный источник работает в режиме генератора (источника энергии). Таким образом, ЭДС источника равна сумме напряжения на его выводах и внутреннего падения напряжения

Согласно записанному выше выражению,

Иными словами, напряжение на выводах источника, отдающего энергию в цепь, равно разности ЭДС источника и внутреннего падения напряжения.

Согласно закону Ома, на участке bc падение напряжения равно

Кроме того, следует отметить, что на участке bc электрическая энергия преобразуется в тепловую, при этом происходит выделение мощности, равной

На последнем рассматриваемом участке ca источник ЭДС E2 действует против направления тока I. Источник имеет сопротивление r2. На данном участке имеется потеря мощности (нагрев), равная r2I 2 . Кроме того, источник ЭДС создает собственную мощность E2⋅ I, направленную на преодоление сил встречной ЭДС. Получается, что источник с противо-ЭДС работает в цепи как потребитель (приемник).

Мощность, выделяемая на участке ca равна

Cледовательно, напряжение на этом участке равно

На основании записанного выше выражения можно сделать вывод, что напряжение на вывод источника, работающего в режиме противо-ЭДС равно сумме самого ЭДС и внутреннего падения напряжения на нем.

Источник



С двумя источниками напряжения

С двумя источниками напряжения

На рис. 1.6 показана схема с двумя источниками напряжения. Хотя схема не слишком сложна, для нахождения токов и напряжений в ней требуется немало усилий. Мы предполагаем, что вы не будете применять метод контурных токов или узловых потенциалов, хотя в дальнейшем мы будем использовать и эти методы. Применим другую, во многом интуитивную методику, в которой определяются воздействия от каждого источника питания порознь[4]. Для этого нужно рассчитать цепь а с источником V 1 при неактивном (закороченном) источнике V 2, а затем цепь b с активным источником V 2 при неактивном источнике V 1.

Рис. 1.6. Схема с двумя источниками напряжения

Нарисуйте исходную схему, а также схемы а и b. Найдите напряжения узла 2 в каждой из схем а и b. После этого проверьте полученные результаты, должно получиться V 2(a)=6,75 В, V 2(b)=5,06 В. Согласно принципу наложения (суперпозиции) действительное напряжение на узле 2 равно сумме этих двух значений, то есть 11,81 В.

Можно найти ток источника V 1 из выражения:

Принцип суперпозиции применяется в цепях, содержащих линейные резисторы и более одного источника питания, однако при трех и более источниках вычисления могут оказаться долгими и утомительными.

Вот здесь Spice и оказывается очень полезным, существенно облегчая вашу работу. Входной файл выглядит следующим образом:

Читайте также:  Меня ударило током 220 последствия

Circuit with Two Voltage Circuit

.OPT nopage .TF V(2) V1 .END

Результат на PSpice дает V(2)=11,807 В, в точном соответствии с расчетом методом наложения. Ток источника V 1 дает в PSpice значение -8.193Е-2. Минус означает, что ток во внешней цепи идет от положительного полюса источника V 1. Что означает приведенное в выходном файле входное сопротивление? Это сопротивление, которое «видит» источник V 1 при замкнутом источнике V 2. Оно образуется резистором в 80 Ом, подключенным параллельно резистору в 140 Ом, и подключением этой цепочки последовательно с резистором в 100 Ом, что дает входное сопротивление R BX=150,9 Ом.

А можете ли вы объяснить, что такое выходное сопротивление? Вспомним, что согласно команде .TF выходной переменной считается V(2).

Нарисуйте схему выходного сопротивления относительно узлов 2 и при закороченных источниках питания. При этом получится цепочка из резисторов R 1, R 2, R 3, включенных параллельно. Легко проверить, что сопротивление такой цепочки составляет 33,7 Ом, (что соответствует результатам на рис. 1.7).

**** 07/26/05 15:40:49 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) *************

Circuit with Two Voltage Circuit

**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG С

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 20.0000 ( 2) 11.8070 ( 3) 12.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

TOTAL POWER DISSIPATION 1.67E+00 WATTS

**** OPERATING POINT INFORMATION TEMPERATURE = 27.000 DEG С

INPUT RESISTANCE AT V1 = 1.509E+02

OUTPUT RESISTANCE AT V(2) = 3.374E+01

Рис. 1.7. Выходной файл при моделировании схемы на рис. 1.6

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Анализ для цепей с источниками тока с помощью Spice

Анализ для цепей с источниками тока с помощью Spice Решения для цепей, содержащих источники тока, могут быть получены методом узловых потенциалов проще, чем методом контурных токов. Моделирование с помощью Spice основано на методе узловых потенциалов. Вспомните, что каждый

Цепи с источниками тока и напряжения

Цепи с источниками тока и напряжения Цепи, включающие источники тока и напряжения, могут быть рассчитаны при применении метода наложения. Если цепи не слишком сложны, этот метод дает простое и вполне приемлемое решение. На рис. 1.19 приведена цепь, содержащая источник

Зависимые источники, управляемые двумя напряжениями

Зависимые источники, управляемые двумя напряжениями Рассмотрим теперь, как вводятся в командной строке, использующей зависимые источники (POLY), управляемые более чем одним напряжением. В примере, представленном на рис. 1.29, сделаем Е функцией сразу двух напряжений v1 и v2.

Цепи переменного тока с несколькими источниками

Цепи переменного тока с несколькими источниками Когда в схеме переменного тока имеется более одного источника питания, вы должны определить относительные фазовые углы источников. Обратите внимание, что в каждой команде, описывающей источник напряжения в примере на рис.

Цепи c двумя однотипными операционными усилителями

Цепи c двумя однотипными операционными усилителями Когда в схеме имеется несколько однотипных устройств, намного проще работать, представив их в виде подсхем. Предположим, что мы собираемся сравнить частотные характеристики для двух ОУ, схемы которых мы предварительно

Цепи с двумя накопителями энергии

Цепи с двумя накопителями энергии Схемы с двумя различными накопителями энергии содержат катушку индуктивности L и конденсатор С вместе с одним или несколькими резисторами R. Когда схема содержит последовательно включенные R, L и С, различают переходные процессы трех

Y -параметры для цепей с независимыми источниками

Y-параметры для цепей с независимыми источниками Предыдущий пример достаточно просто решить, применяя обычные аналитические методы, но для более сложных схем явными становятся преимущества PSpice. В следующем примере (рис. 12.8) в состав схемы входит зависимый источник тока.

Цепи переменного тока с несколькими источниками

Цепи переменного тока с несколькими источниками Проанализируем теперь с помощью Capture цепи с несколькими источниками переменного напряжения из главы 2. Создайте в Capture схему, показанную на рис. 14.35, с именем multisrc. Используйте VAC для каждого источника напряжения и установите

Временные диаграммы для цепей переменного тока со многими источниками гармонического сигнала

Временные диаграммы для цепей переменного тока со многими источниками гармонического сигнала Решим теперь предыдущую задачу, применяя компоненты VSIN вместо VAC для источников напряжения V1, V2 и V3. При этом проводится исследование переходного процесса во временной области.

Упражнение 3. Освещение фотометрическими источниками

Упражнение 3. Освещение фотометрическими источниками В данном упражнении рассмотрим пример использования фотометрических источников.1. Откройте файл Коробка помещения.max. В окне проекции Front (Вид спереди) выделите пол помещения. С помощью инструмента Select and Move (Выделить и

Поиск различий между двумя файлами

Поиск различий между двумя файлами Рассмотрим следующую задачу. Имеются две версии исходного файла, одна из которых — более поздняя, содержащая ряд изменений. Как выяснить различия между этими двумя файлами? Какие строки были добавлены, а какие удалены? Какие строки

Пример 25-11. Эмуляция массива с двумя измерениями

Пример 25-11. Эмуляция массива с двумя измерениями #!/bin/bash# Эмуляция двумерного массива.# Второе измерение представлено как последовательность строк.Rows=5Columns=5declare -a alpha # char alpha [Rows] [Columns]; # Необязательное объявление массива.load_alpha ()

Система для шифрования с двумя ключами.

Система для шифрования с двумя ключами. Все желающие (PGP распространяется свободно) переписывают из любых источников саму систему (PGP) и ее исходные тексты (если есть необходимость, исходные тексты также распространяются свободно). Все функции системы выполняются с

У14.3 Геометрические объекты с двумя координатами

У14.3 Геометрические объекты с двумя координатами Опишите класс TWO_COORD, задающий объекты с двумя вещественными координатами, среди наследников которого были бы классы POINT (ТОЧКА), COMPLEX (КОМПЛЕКСНОЕ_ЧИСЛО) и VECTOR (ВЕКТОР). Будьте внимательны при помещении каждого компонента на

Источник

Цепи с двумя источниками тока или напряжения

С двумя источниками напряжения

С двумя источниками напряжения

На рис. 1.6 показана схема с двумя источниками напряжения. Хотя схема не слишком сложна, для нахождения токов и напряжений в ней требуется немало усилий. Мы предполагаем, что вы не будете применять метод контурных токов или узловых потенциалов, хотя в дальнейшем мы будем использовать и эти методы. Применим другую, во многом интуитивную методику, в которой определяются воздействия от каждого источника питания порознь[4]. Для этого нужно рассчитать цепь а с источником V 1 при неактивном (закороченном) источнике V 2, а затем цепь b с активным источником V 2 при неактивном источнике V 1.

Рис. 1.6. Схема с двумя источниками напряжения

Нарисуйте исходную схему, а также схемы а и b. Найдите напряжения узла 2 в каждой из схем а и b. После этого проверьте полученные результаты, должно получиться V 2(a)=6,75 В, V 2(b)=5,06 В. Согласно принципу наложения (суперпозиции) действительное напряжение на узле 2 равно сумме этих двух значений, то есть 11,81 В.

Можно найти ток источника V 1 из выражения:

Принцип суперпозиции применяется в цепях, содержащих линейные резисторы и более одного источника питания, однако при трех и более источниках вычисления могут оказаться долгими и утомительными.

Вот здесь Spice и оказывается очень полезным, существенно облегчая вашу работу. Входной файл выглядит следующим образом:

Circuit with Two Voltage Circuit

.OPT nopage .TF V(2) V1 .END

Результат на PSpice дает V(2)=11,807 В, в точном соответствии с расчетом методом наложения. Ток источника V 1 дает в PSpice значение -8.193Е-2. Минус означает, что ток во внешней цепи идет от положительного полюса источника V 1. Что означает приведенное в выходном файле входное сопротивление? Это сопротивление, которое «видит» источник V 1 при замкнутом источнике V 2. Оно образуется резистором в 80 Ом, подключенным параллельно резистору в 140 Ом, и подключением этой цепочки последовательно с резистором в 100 Ом, что дает входное сопротивление R BX=150,9 Ом.

А можете ли вы объяснить, что такое выходное сопротивление? Вспомним, что согласно команде .TF выходной переменной считается V(2).

Нарисуйте схему выходного сопротивления относительно узлов 2 и при закороченных источниках питания. При этом получится цепочка из резисторов R 1, R 2, R 3, включенных параллельно. Легко проверить, что сопротивление такой цепочки составляет 33,7 Ом, (что соответствует результатам на рис. 1.7).

**** 07/26/05 15:40:49 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) *************

Circuit with Two Voltage Circuit

**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG С

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 20.0000 ( 2) 11.8070 ( 3) 12.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

TOTAL POWER DISSIPATION 1.67E+00 WATTS

**** OPERATING POINT INFORMATION TEMPERATURE = 27.000 DEG С

INPUT RESISTANCE AT V1 = 1.509E+02

OUTPUT RESISTANCE AT V(2) = 3.374E+01

Рис. 1.7. Выходной файл при моделировании схемы на рис. 1.6

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Анализ для цепей с источниками тока с помощью Spice

Анализ для цепей с источниками тока с помощью Spice Решения для цепей, содержащих источники тока, могут быть получены методом узловых потенциалов проще, чем методом контурных токов. Моделирование с помощью Spice основано на методе узловых потенциалов. Вспомните, что каждый

Читайте также:  Сила тока в прямолинейном проводнике длиной 1 м равна 2а магнитное

Цепи с источниками тока и напряжения

Цепи с источниками тока и напряжения Цепи, включающие источники тока и напряжения, могут быть рассчитаны при применении метода наложения. Если цепи не слишком сложны, этот метод дает простое и вполне приемлемое решение. На рис. 1.19 приведена цепь, содержащая источник

Зависимые источники, управляемые двумя напряжениями

Зависимые источники, управляемые двумя напряжениями Рассмотрим теперь, как вводятся в командной строке, использующей зависимые источники (POLY), управляемые более чем одним напряжением. В примере, представленном на рис. 1.29, сделаем Е функцией сразу двух напряжений v1 и v2.

Цепи переменного тока с несколькими источниками

Цепи переменного тока с несколькими источниками Когда в схеме переменного тока имеется более одного источника питания, вы должны определить относительные фазовые углы источников. Обратите внимание, что в каждой команде, описывающей источник напряжения в примере на рис.

Цепи c двумя однотипными операционными усилителями

Цепи c двумя однотипными операционными усилителями Когда в схеме имеется несколько однотипных устройств, намного проще работать, представив их в виде подсхем. Предположим, что мы собираемся сравнить частотные характеристики для двух ОУ, схемы которых мы предварительно

Цепи с двумя накопителями энергии

Цепи с двумя накопителями энергии Схемы с двумя различными накопителями энергии содержат катушку индуктивности L и конденсатор С вместе с одним или несколькими резисторами R. Когда схема содержит последовательно включенные R, L и С, различают переходные процессы трех

Y -параметры для цепей с независимыми источниками

Y-параметры для цепей с независимыми источниками Предыдущий пример достаточно просто решить, применяя обычные аналитические методы, но для более сложных схем явными становятся преимущества PSpice. В следующем примере (рис. 12.8) в состав схемы входит зависимый источник тока.

Цепи переменного тока с несколькими источниками

Цепи переменного тока с несколькими источниками Проанализируем теперь с помощью Capture цепи с несколькими источниками переменного напряжения из главы 2. Создайте в Capture схему, показанную на рис. 14.35, с именем multisrc. Используйте VAC для каждого источника напряжения и установите

Временные диаграммы для цепей переменного тока со многими источниками гармонического сигнала

Временные диаграммы для цепей переменного тока со многими источниками гармонического сигнала Решим теперь предыдущую задачу, применяя компоненты VSIN вместо VAC для источников напряжения V1, V2 и V3. При этом проводится исследование переходного процесса во временной области.

Упражнение 3. Освещение фотометрическими источниками

Упражнение 3. Освещение фотометрическими источниками В данном упражнении рассмотрим пример использования фотометрических источников.1. Откройте файл Коробка помещения.max. В окне проекции Front (Вид спереди) выделите пол помещения. С помощью инструмента Select and Move (Выделить и

Поиск различий между двумя файлами

Поиск различий между двумя файлами Рассмотрим следующую задачу. Имеются две версии исходного файла, одна из которых — более поздняя, содержащая ряд изменений. Как выяснить различия между этими двумя файлами? Какие строки были добавлены, а какие удалены? Какие строки

Пример 25-11. Эмуляция массива с двумя измерениями

Пример 25-11. Эмуляция массива с двумя измерениями #!/bin/bash# Эмуляция двумерного массива.# Второе измерение представлено как последовательность строк.Rows=5Columns=5declare -a alpha # char alpha [Rows] [Columns]; # Необязательное объявление массива.load_alpha ()

Читайте также:  Значения букв электрический ток

Система для шифрования с двумя ключами.

Система для шифрования с двумя ключами. Все желающие (PGP распространяется свободно) переписывают из любых источников саму систему (PGP) и ее исходные тексты (если есть необходимость, исходные тексты также распространяются свободно). Все функции системы выполняются с

У14.3 Геометрические объекты с двумя координатами

У14.3 Геометрические объекты с двумя координатами Опишите класс TWO_COORD, задающий объекты с двумя вещественными координатами, среди наследников которого были бы классы POINT (ТОЧКА), COMPLEX (КОМПЛЕКСНОЕ_ЧИСЛО) и VECTOR (ВЕКТОР). Будьте внимательны при помещении каждого компонента на

Источник



Электрическая цепь с двумя источниками

ads

Электрическая цепь может содержать несколько источников или приемников электроэнергии. Такие цепи называются сложными, для расчетов основных величин в таких цепях применяют специальные методы.

На рисунке 1 приведена схема с двумя источниками ЭДС: E1 и E2. Источники имеют внутренние сопротивления r1 и r2. Нагрузка условно обозначена резистором с сопротивлением R. Так как в цепи отсутствуют разветвления, то ток во всех ветвях будет одинаков и равен I

Схема электрической цепи с двумя источниками ЭДС

Рис. 1. Схема электрической цепи с двумя источниками ЭДС

Для расчета сложных электрических цепей наряду с законом Ома применяются два закона Кирхгофа.

Одним из наиболее простых способов расчета цепи с двумя источниками ЭДС является метод наложения токов. Данный метод основан на аддитивном свойстве токов, согласно которому ток в цепи равен алгебраической сумме токов, создаваемых каждым источником питания независимо друг от друга. Это правило применимо для расчета любой линейной цепи (то есть цепи, в которой сопротивления всех участков постоянны).

Пусть в электрической цепи действует только один источник ЭДС E1, тогда ток в цепи будет равен

Теперь положим обратную ситуацию: в электрической цепи действует только один источник ЭДС E2, а источник E1 присутствует, но не производит ток. Тогда ток в цепи будет равен

Два источника ЭДС в цепи направлены встречно, следовательно, суммарный ток I будет равен разности токов I1 и I2

Из свойства аддитивности токов можно сделать немаловажный вывод: если ЭДС E1 и E2 имеют встречное направление, и равны, то ток в цепи будет равен нулю

Если значения E1 и E2 различны, то в цепи возникает ток, направление которого совпадает с током, создаваемой «большим» ЭДС. Иными словами, если E1 > E2, то направление тока совпадает с ЭДС E1, если E1 E2).

Электродвижущая сила E2, направленная в противоположную току I сторону, называется встречной или противо-ЭДС.

Рассмотрим процессы и запишем основные зависимости, которые соответствуют каждому из участков цепи.

На участке ab имеется сопротивление источника ЭДС r1, а действие самого источника совпадает с направлением тока I. Следовательно указанный источник работает в режиме генератора (источника энергии). Таким образом, ЭДС источника равна сумме напряжения на его выводах и внутреннего падения напряжения

Согласно записанному выше выражению,

Иными словами, напряжение на выводах источника, отдающего энергию в цепь, равно разности ЭДС источника и внутреннего падения напряжения.

Согласно закону Ома, на участке bc падение напряжения равно

Читайте также:  Источники тока физика 8 класс перышкин 32 параграф

Кроме того, следует отметить, что на участке bc электрическая энергия преобразуется в тепловую, при этом происходит выделение мощности, равной

На последнем рассматриваемом участке ca источник ЭДС E2 действует против направления тока I. Источник имеет сопротивление r2. На данном участке имеется потеря мощности (нагрев), равная r2I 2 . Кроме того, источник ЭДС создает собственную мощность E2⋅ I, направленную на преодоление сил встречной ЭДС. Получается, что источник с противо-ЭДС работает в цепи как потребитель (приемник).

Мощность, выделяемая на участке ca равна

Cледовательно, напряжение на этом участке равно

На основании записанного выше выражения можно сделать вывод, что напряжение на вывод источника, работающего в режиме противо-ЭДС равно сумме самого ЭДС и внутреннего падения напряжения на нем.

Источник

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ С НЕСКОЛЬКИМИ ИСТОЧНИКАМИ ЭНЕРГИИ

По тем или иным причинам для питания потребителей, подключают несколько источников, соединенных между собой различными способами.

Последовательное и согласованное соединение. При таком соединении источников энергии постоянного тока отрицательный полюс первого источника (рис.19 а) соединяют с положительным полюсом второго, а отрицательный полюс второго с положительным полюсом третьего и т.д.

Свободные выводы первого и последнего источников служат зажимами внешней цепи.

Эквивалентная (общая) эдс всех источников равна сумме эдс отдельных источников:

(2-30)

Если соединение состоит из n одинаковых источников эдс, то

(2-31)

Эквивалентное внутреннее сопротивление батареи равно сумме внутренних сопротивлений отдельных источников

(2-32)

Если соединение состоит из n источников с одинаковыми внутренними сопротивлениями, то

(2-33)

При последовательном и согласном включении источников в замкнутой электрической цепи устанавливается ток, который согласно закона Ома

, (2-34)

R- сопротивление внешней цепи.

Рассматриваемое включение источников применяют в тех случаях, когда необходимо увеличить эквивалентную эдс цепи и ее мощность.

Последовательно – встречное соединение. При данном соединении (рис. б) отрицательный полюс одного источника соединяется с отрицательным полюсом другого, а положительные выводы являются зажимами внешней цепи, или наоборот, положительный полюс одного источника соединен с положительным полюсом другого, а отрицательные выводы являются зажимами внешней цепи.

При таком соединении источников эквивалентная эдс равна алгебраической сумме эдс отдельных источников, т.е. в схеме (рис. б), если

В данном случае источник Е2 работает в режиме генератора, а источник эдс Е1 – в режиме потребителя.

Если цепь состоит из двух источников, с одинаковыми эдс, то общая эдс равна нулю.

Эквивалентное внутреннее сопротивление источников равно

=

Закон Ома запишется в виде

(2-35)

Рассматриваемое соединение применяется достаточно редко, например при измерениях эдс методом компенсации.

Параллельное соединение. При таком соединении все положительные полюса присоединяются к одному зажиму внешней цепи, а все отрицательные полюса – к другому.

Обычно при параллельном соединении включают источники с одинаковыми эдс и внутренними сопротивлениями. Тогда эквивалентная (общая) эдс цепи равна эдс одного из источников

= (2-36)

Эквивалентное внутреннее сопротивление определяется как параллельного соединения резисторов

(2-37) Рис.20

где n –число источников, включенных параллельно.

Ток во внешней цепи равен сумме токов всех источников

(2-38)

Данное соединение на практике применяют в тех случаях, когда необходимо увеличить ток и мощность во внешней цепи.

Источник