Nuolatinės srovės grandinių skaičiavimas
Paprastų nuolatinės srovės grandinių skaičiavimas
Lygiavertės transformacijos elektros grandinėje reiškia kai kurių elementų pakeitimą kitais taip, kad elektromagnetiniai procesai joje nesikeistų ir grandinė supaprastėtų. Viena iš tokių transformacijų rūšių yra kelių nuosekliai arba lygiagrečiai sujungtų vartotojų pakeitimas vienu ekvivalentu.
Keli nuosekliai sujungti vartotojai gali būti pakeisti vienu ir jo ekvivalentinė varža yra lygi vartotojų varžų sumai, įtraukta į seriją… n vartotojų galite rašyti:
rе = r1 + r2 + … + rn,
kur r1, r2, …, rn yra kiekvieno iš n vartotojų varžos.
Kai lygiagrečiai prijungti n vartotojų, ekvivalentinis laidumas ge yra lygus atskirų lygiagrečiai sujungtų elementų laidumo sumai:
ge = g1 + g2 + … + gn.
Atsižvelgiant į tai, kad laidumas yra varžos atvirkštinis dydis, ekvivalentinę varžą galima nustatyti pagal išraišką:
1 / rе = 1 / r1 + 1 / r2 + … + 1 / rn,
čia r1, r2, …, rn yra kiekvieno iš n lygiagrečiai prijungtų vartotojų varžos.
Konkrečiu atveju, kai du vartotojai r1 ir r2 yra sujungti lygiagrečiai, grandinės lygiavertė varža yra:
rе = (r1 x r2) / (r1 + r2)
Transformacijos sudėtingose grandinėse, kuriose nėra akivaizdžios formos nuoseklusis ir lygiagretusis ryšys elementus (1 pav.), pradėkite pakeisdami elementus, įtrauktus į pradinę trikampio grandinę, lygiaverčiais žvaigždute sujungtais elementais.
1 pav. Grandinės elementų transformacija: a — sujungta trikampiu, b — ekvivalentine žvaigžde
1 paveiksle elementų trikampį sudaro vartotojai r1, r2, r3. 1b paveiksle šis trikampis pakeistas lygiaverčiais su žvaigžde sujungtais elementais ra, rb, rc. Kad potencialai nepasikeistų grandinės taškuose a, b, lygiaverčių vartotojų varžos nustatomos pagal išraiškas:
Pradinę grandinę taip pat galima supaprastinti pakeičiant žvaigždute sujungtus elementus grandine, kurioje vartotojai sujungtas trikampiu.
2 pav. a pavaizduotoje schemoje galima atskirti žvaigždutę, kurią sudaro vartotojai r1, r3, r4. Šie elementai yra tarp taškų c, b, d. 2b paveiksle tarp šių taškų yra lygiaverčiai vartotojai rbc, rcd, rbd, sujungti trikampiu. Lygiaverčių vartotojų varžos nustatomos pagal išraiškas:
2 pav.Grandinės elementų transformacija: a — sujungta su žvaigžde, b — lygiaverčiu trikampiu
Toliau 1, b ir 2, b paveiksluose pavaizduotas schemas galima supaprastinti pakeičiant sekcijas nuosekliu ir lygiagrečiu elementų prijungimu iš jų lygiaverčių vartotojų.
Praktiškai įgyvendinant paprastos grandinės skaičiavimo metodą naudojant transformacijas, grandinėje nustatomos sekcijos su lygiagrečiu ir nuosekliu vartotojų prijungimu, o tada apskaičiuojamos šių sekcijų ekvivalentinės varžos.
Jei pirminėje grandinėje tokių sekcijų nėra, tada, taikant aukščiau aprašytus perėjimus iš elementų trikampio į žvaigždę arba iš žvaigždės į trikampį, jie pasireiškia.
Šios operacijos supaprastina grandinę. Taikydami juos kelis kartus, jie pasiekia formą su vienu šaltiniu ir lygiaverčiu energijos vartotoju. Taip pat taikymas Omo ir Kirchhoffo dėsniai, srovių ir įtampų skaičiavimas grandinės atkarpose.
Sudėtingų nuolatinės srovės grandinių skaičiavimas
Skaičiuojant sudėtingą grandinę, reikia nustatyti kai kuriuos elektrinius parametrus (daugiausia elementų sroves ir įtampas), remiantis pradinėmis reikšmėmis, nurodytomis problemos pareiškime. Praktikoje tokioms schemoms apskaičiuoti naudojami keli metodai.
Norėdami nustatyti šakų sroves, galite naudoti: metodą, pagrįstą tiesioginiu taikymu Kirchhoffo dėsniai, dabartinio ciklo metodas, mazgų įtempių metodas.
Norint patikrinti srovių skaičiavimo teisingumą, būtina atlikti pajėgumų balansas… Nuo energijos tvermės dėsnis iš to seka, kad visų grandinėje esančių maitinimo šaltinių galių algebrinė suma yra lygi visų vartotojų galių aritmetinei sumai.
Maitinimo šaltinio galia yra lygi jo emf sandaugai iš per tą šaltinį tekančios srovės kiekio. Jei emf kryptis ir srovė šaltinyje sutampa, tada galia yra teigiama. Priešingu atveju jis yra neigiamas.
Vartotojo galia visada yra teigiama ir yra lygi vartotojo srovės kvadrato sandaugai iš jo varžos vertės.
Matematiškai galios balansą galima parašyti taip:
čia n yra maitinimo šaltinių skaičius grandinėje; m yra vartotojų skaičius.
Jei galios balansas išlaikomas, srovės skaičiavimas yra teisingas.
Sudarant galios balansą galite sužinoti, kokiu režimu veikia maitinimo šaltinis. Jei jo galia yra teigiama, ji tiekia maitinimą išorinei grandinei (pvz., akumuliatoriui iškrovimo režimu). Esant neigiamai šaltinio galios vertei, pastarasis sunaudoja energiją iš grandinės (akumuliatoriaus įkrovimo režimu).