Галерея диаграмм связей Схемы и методы их анализа
Это интеллектуальная карта цепей и методов их анализа. В ней обобщаются функции и компоненты цепей, модели цепей, эталонные направления напряжения и тока, эталонные направления напряжения и тока и т. д.
Отредактировано в 2024-04-08 00:35:50Схемы и методы их анализа
Функции и компоненты схемы
Функция схемы
Осуществить передачу, распределение и преобразование электрической энергии
Реализуйте передачу и обработку сигналов
компоненты схемы
Источник питания: устройство, обеспечивающее электрическую энергию.
Промежуточное звено: роль передачи, распределения и управления электрической энергией.
Нагрузка: устройство, потребляющее электрическую энергию.
модель схемы
Чтобы облегчить анализ и расчет реальных схем, при определенных условиях часто игнорируют второстепенные факторы реального компонента и выделяют его основные электромагнитные свойства, рассматривая его как идеальный компонент схемы.
Схема, состоящая из идеальных компонентов схемы, называется моделью схемы реальной схемы.
Справочные направления напряжения и тока
исходное направление
При анализе и расчете цепей предполагается любое направление заряда.
Как выразить опорное направление
Связь между фактическим направлением и опорным направлением
Фактическое направление соответствует опорному направлению, а значение тока (или напряжения) положительное; Фактическое направление противоположно опорному направлению, а значение тока (или напряжения) отрицательное.
Работа источника питания под нагрузкой, обрыв цепи и короткое замыкание
Блок питания работает под нагрузкой
напряжение и ток
Мощность и баланс сил
Различают источник питания и нагрузку.
Определите на основе фактического направления U и I.
Источник питания: Фактические направления U и I противоположны, то есть ток вытекает из клеммы « » (выделяется мощность)
Нагрузка: U и I имеют одинаковое фактическое направление, то есть ток вытекает из клеммы «-» (поглощает мощность)
Определите, исходя из опорных направлений U и I.
Опорные направления U и I различны, P = UI > 0, источник питания; P = UI < 0, нагрузка.
Номинальное значение и фактическое значение
Номинал: указанное значение использования электрооборудования при нормальной работе.
Рейтинги отражают безопасность использования электрооборудования.
Номинальные характеристики указывают на возможность использования электрооборудования.
Три рабочих состояния электрооборудования
Номинальный рабочий статус: I = IN, P = PN (экономичный, разумный, безопасный и надежный)
Перегрузка (перегрузка): I > IN, P > PN (оборудование легко выходит из строя)
Недогрузка (малая нагрузка): I < IN, P < PN (неэкономично)
Разомкнутая цепь источника питания
особенность
я = 0
U = U0 = E напряжение на клеммах источника питания (напряжение холостого хода)
P = 0 мощность нагрузки
Характеристики обрыва где-то в цепи
Ток в разомкнутой цепи равен нулю;
Напряжение U на разомкнутой цепи зависит от состояния цепи.
Короткое замыкание питания
особенность
I=IS=E/R ток короткого замыкания (очень большой)
U = 0 напряжение на клеммах источника питания
P = 0 мощность нагрузки
PE = Delta P = I²R0 Вся энергия, вырабатываемая источником питания, потребляется внутренним сопротивлением.
Характеристики обрыва где-то в цепи
Напряжение при коротком замыкании равно нулю U = 0;
Ток I при коротком замыкании зависит от условий цепи.
Закон Кирхгофа
Действующий закон Кирхгофа (KCL)
i = 0 (для тока произвольной формы) I = 0 (в цепи постоянного тока)
Действующий закон можно обобщить на любую гипотетическую замкнутую поверхность, охватывающую часть контура. Алгебраическая сумма токов, проходящих через любую замкнутую поверхность в любой момент времени, также равна нулю.
Закон напряжения Кирхгофа (КВЛ)
В любой момент, начиная с любой точки петли и путешествуя по петле в течение недели, сумма нарастаний потенциала в этом направлении равна сумме падений потенциала.
В любой момент времени по любому направлению петли алгебраическая сумма напряжений на каждом участке петли всегда равна нулю. То есть: U = 0
Переходный анализ цепей
Расчет потенциала в цепи
Теорема Тевенина
Две модели электроснабжения и их эквивалентные преобразования
источник питания
Батарея
Эквивалентное преобразование модели электроснабжения
теорема суперпозиции
Для линейных цепей ток любой ветви можно рассматривать как алгебраическую сумму токов, образующихся в этой ветви при соответственном действии каждого источника питания (источника напряжения или источника тока) в цепи.
Принцип суперпозиции применим только к линейным цепям.
Ток или напряжение линейной цепи можно рассчитать по принципу суперпозиции, но мощность P не может быть рассчитана по принципу суперпозиции.
Обработка неактивного источника питания: E = 0, что означает, что E закорочено; Is= 0, что означает, что Is разомкнут;
При решении задачи следует отметить ориентирные направления тока и напряжения каждой ветви. Если разделенные ток и разделенное напряжение противоположны опорным направлениям тока и напряжения в исходной цепи, при наложении перед соответствующим членом необходимо поставить знак минус.
При применении принципа суперпозиции блоки питания можно группировать для решения задачи, то есть количество блоков питания в каждой ответвленной цепи может быть больше одного.
текущий метод ветвления
Шаги решения проблемы
1. Отметьте на рисунке опорное направление тока каждой ветви для выбранной цепи. Отметьте направление движения по кругу
2. Используйте KCL для получения списка (n-1) уравнений тока независимых узлов для узлов.
3. Примените KVL к списку b-(n-1) независимых уравнений обратного напряжения для контура (обычно можно использовать сетчатый список)
4. Решите b уравнений одновременно, чтобы найти ток каждой ветви.
Резисторы последовательно и параллельно
последовательное соединение резисторов
Функции
Резисторы подключаются последовательно друг за другом.
Через каждый резистор проходит одинаковый ток
Эквивалентное сопротивление равно сумме сопротивлений R =R1 R2.
Распределение напряжения на последовательном резисторе пропорционально сопротивлению; формула деления напряжения при последовательном соединении двух резисторов: U1=R1/(R1 R2) U2=R2/(R1 R2)
приложение
Снижение напряжения, ограничение тока, регулирование напряжения и т. д.
Резисторы параллельно
Функции
Каждый резистор подключается между двумя общими узлами
Напряжение на каждом резисторе одинаково
Обратная величина эквивалентного сопротивления равна сумме обратных величин каждого сопротивления.
Распределение тока по параллельному резистору обратно пропорционально сопротивлению.
приложение
Шунтирование, регулирование тока и т.п.