Головна

Энергетикалық теңдік .

Электр энергия көзі болмайтын электр тізбегінің тармақсыз а-b бөлімі арқылы q оң зарядты өткізу кезінде электр өрісі арқылы жұмыс істелінеді, бұл заряд Uab=U ақырғы бөлім арасындағы кернеуге тең A=qU: уақыт t аралығында зарядтың бір қалыпты қозғалу кезінде, яғни тұрақты ток кезінде Iab=I, заряд: q=It

Және жұмыс A=UIt.

Энергетикалық шарттарды бағалау үшін жұмыстың істелу тездігін білу маңызды , яғни қуатты анықтау керек P=UI.

ХБЖ-де жұмыстың негізгі бірлігі - джоуль (Дж), қуат - ватт (Вт)

Резистивтік элементтер үшін PR=UI=RI2 =q U2 . (1.9)

ЭҚК көзінің бағыты токтың бағытына тең (сурет 1.16, а), шеткі күштердің қуаты PE=UabI=EI, егер ЭҚК пен токтың бағыты қарама-қарсы, онда қуат PE= -UabI= -EI. (сурет 1.16, б)

Сурет 1.16

Идеал ЭҚК көзі шексіз үлкен қуаттылықты дамыта алады . Әрбір көзге жүк кедергімен Rн қабылдағыш қосамыз. Бірінші жағдайда, егер Rн→0, ток I→∞ және қуат РЕ=ЕI→∞.

Кез келген электр тізбекте энергетикалық теңдік сақталу тиісті - қуат теңдігі : қуаттың барлық энергия көздерінің алгебралық қосындысы (ЭҚК көзі) қуаттың барлық энергия қабылдағышының қосындысына тең ( сонымен қатар , резистілік элементтер ):

немесе (1.10)

Байланыс құрылғыларында , электроникада , автоматикада және т. б ең үлкен энергияны қабылдағышқа көзден жиі тапсыру қажет ( атқару механизмға ) , ПӘК аз энергия күшіне болмашы мағына болады . Активті екі полюстіліктен Rн кедергісімен қабылдағыш қоректенуінің жалпы жағдайын қарастырамыз. 1.17 суретінде ЭҚК көзімен эквиваленттік көзі Eэк және ішкі кедергісі Rэк ақырғысында көрсетілген.

Қабылдағыш қуатын табамыз:

, (1.11)

ЭҚК көзі Eэк (1.12)

РE=ЕэкI=(Ry+Rэк)I2

және ПӘК энергия тапсыру

(1.13)

Екі шекті мағыналарда кедергілері Rн =0 және Rн =∞ қабылдағыш қуаттылығы нольге тең, бірінші жағдайда қабылдағыш шығарулары арасындағы кернеу нольге тең, ал екінші жағдайда -ток тізбекте . Демек , кейбір белгілі мағыналар Rн ең үлкен мүмкін (тап осыларда Еэк пен Rэк ) қабылдағыш қуаттылық мағынасына сай келеді. Бұл кедергі мағынасын анықтау үшін қуаттан бірінші жағдайды нольге теңестіреді Рн дейін Rн:

Дәл осылай бөлгіш сияқты мына айтылулар шексіздікке тең емес , онда

,

Шартқа сәйкес

Rн=Rэк

Қабылдағыш қуатты максималды болады ;

(1.14)

Сурет 1.17 сурет 1.18

Қабылдағыш қуатының максималды шартын теңдік деп атайды, яғни максималды энергияның берілуі.

1.18 суретінде токка I тәуелділіктер келтірілген Uн, Рн , РЕ және η. Егер қабылдағыш жүк кедергісімен Rн Rвт ішкі кедергілер көзіне қосылған, онда оның қуаттылығы максималды болады

Rн = Rвт .

Жалпы жағдайда электр техникалық құрылғылардың алмастыру сұлбасы сызықтық емес резистивтілік, индуктивтілік , сызықтық емес вольтамперлік I(U) (сурет 1.19) немесе i(u), вебер -амперлік ψ (iL) (сурет 1.20) және кулон - вольттік q(uc) (сурет 1.21) мінездемесімен суреттеледі.

Сурет 1.19 Сурет 1.20 Сурет 1.21

Электр тізбегіне бір сызықтық емес элемент кіретін болса, оны сызықтық емес деп атайды.

Сызықтық емес тізбек үшін Ом және Кирхгоф заңдары әділ, бірақ та есепті аналитикалық есептеу мүмкін емес, себебі сызықтық емес элементтің кедергісі болуы мүмкін емес. Бұл жағдайда кедергі мөлшері токка немесе кернеуге байланысты, олар да есептеу алдында белгісіз.

Сызықтық емес тізбектер үшін графикалық және графоаналитикалық әдіс қолданады, ал негізгі тап осылар элементтердің вольт - амперлік мінездемелері I=f(U) болып келеді.

Сызықтық еммес элементтерді тізбектей жалғау. Тізбекті есептеу үшін 1.22, ал берілген вольт - амперлік элементтер мінездемесі I(U2 ) 1.22, б суретте. осы мінездемелер арқылы барлық тізбектердің вольт - амперлік мінездемелерін құру қиын емес.

Екі бөлім тізбектерінің тогы бірдей, ал жалпы кернеу U=U1+U2 , сондықтан жалпы вольт - амперлік мінездемені құру үшін негізгі қисық абциссаларды қосу I(U1) және I(U2) және ток мағыналарының қатарына байланысты болуы жеткілікті. Бір нүкте үшін құру 1.22, б суретінде көрсетілген. Абцисса осіне параллель түзу жүргізілген 1-3, I тогына байланысты; 1-2 және 1-3 кесінділері таңдалған масштабта кернеуді U1 и U2 көрсетеді. Олардың қосылуы 1-4 кесіндісін береді, ол жалпы кернеуді көрсетеді және 4 нүктесі вольт -амперлік мінездеме көрсетеді.

Тағы бірнеше нүкте табады және қисық өткізеді I ( U ).

Әртүрлі есептерді шешу үшін вольт-амперлік мінездеме құру дайындайтын кезең болып табылады. Мысалы, тізбектегі ток, кернеу U1 және участкідегі кернеуді U2 анықтау керек, жалпы кернеу U белгілі.

Кернеуге U сәйкес келетін абцисса осінде 0-5 кесінді белгілеу керек; 5 нүктесінен 5-4 ординат осіне жалпы вольт-амперлік 4 нүктеде қиылысқанға дейін түзу параллель жүргізу керек; нүктеден абцисса осіне параллель 4-1түзу жүргізу керек. 5-4 кесіндісі ток тізбегіне, ал 1-2 және 1-3 кесінділері участкадағы кернеуге сәйкес келеді ( U1 и U2).

Сызықтық емес элементтер сызықтықпен тізбектей жалғанған кезде және де екі элементтен көп жалғағанда ( сызықтық және сызықтық емес) есептерді ұқсас шешеді.

Сурет 1.22 сурет 1.23

Сызықтық емес элементтерді параллель жалғау. Екі сызықтық емес элементтерді (сурет 1.23 а) параллель жалғаған кезде, оларға бір кернеу қолданылады, ал тізбектің тармақсыз бөліміндегі ток тармақтағы токтың алгебралық қосындысына тең: I=I1+I2.

Жалпы вольт - амперлі мінездеме құру I(U) элементтердің берілген вольт - амперлі мінездемелерімен кернеу мағыналарына арналған токтардың қосу жолымен өткізеді ( 1.23, б суретінде көрсетілгендей). Берілген кернеу U бойынша тармақтан токтарды I1, I2 және жалпы токты I табу керек деп болжаймыз. Абцисса осінен кернеу U (0-1 кесінді) алып қояды және параллель түзу 1-4 ординат осін жүргізеді.

2,3,4 нүктелерінің түзу вольт-амперметр мінездемелерімен қиылысуында ток I1; I2; I мәндерін көрсетеді (1-2, 1-3, 1-4 кесінділерімен сәйкес).

Сызықтық емес элементтерді сызықтықпен параллель жалғаған кезде есептерді ұқсас шығарады, сонымен қатар екіден жоғары сызықтық және сызықтық емес сандар кезінде де.

Ұсынылатын әдебиеттер [1,2,3]

СӨЖ-ға арналған бақылау тапсырмалары [1,2,6]

1. Қуат . Қуат теңдігі . Қабылдағышқа максималды қуат беру шарты.

2. Қуат және кернеу бөлгіші. Төселген көше сұлбасы.

3. Жұлдызша және үшбұрыш сұлбасы бойынша резистивтік элементтерді жалғау.

4. Тұрақты токтың сызықтық емес тізбектері

5. Есептер

 



1   2   3   4
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати