Metoda prądów oczkowych, Politechnika Lubelska, Studia, sem III, materiały, Teoria Obwodów1, kabelki


Metoda prądów oczkowych

Metoda prądów oczkowych, zwana też metodą prądów cyklicznych, polega na tym, że zamiast prądów w gałęziach wyznacza się na podstawie drugiego prawa Kirchhoffa tzw. prądy oczkowe zamykające się w oczkach.

Liczba równań, którą należy napisać dla prądów oczkowych zgodnie z drugim prawem Kirchhoffa, równa jest liczbie oczek niezależnych, tzn. dla schematu elektrycznego o liczbie węzłów równej q i liczbie gałęzi równej p zadanie znajdowania prądów oczkowych sprowadza się do rozwiązania układu p - q + 1 równań.

Suma impedancji zespolonych wchodzących do oczka to impedancja własna oczka, a impedancja zespolona wchodząca jednocześnie do dwu oczek - impedancja wzajemna tych oczek.

Kierunki dodatnie prądów oczkowych są przyjmowane dowolnie.

Jeżeli dany schemat obwodu elektrycznego ma n oczek niezależnych, to na podstawie drugiego prawa Kirchhoffa otrzymuje się układ n równań

E1 = z11×I1 + z12×I2 + ... + z1n×In

E2 = z21×I1 + z22×I2 + ... + z2n×In

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

En = zn1×I1 + zn2×I2 + ... + znn×In

W równaniach tych: Ei - SEM oczkowa w oczku i, tzn. suma geometryczna SEM działających w danym oczku; SEM skierowane zgodnie z kierunkiem obiegu oczka przyjmuje się ze znakiem plus, skierowane zaś przeciwnie - ze znakiem minus; Zij - impedancja własna oczka i; Zik — impedancja wzajemna oczek i i k.

Jeżeli w obwodzie elektrycznym istnieją źródła prądu, to mogą one być zastąpione równoważnymi źródłami napięcia. Jeżeli jednak źródła prądu nie mają admitancji, to w tym przypadku bardziej celowe jest przyjąć dane prądy jako prądy oczkowe; liczba niewiadomych prądów oczkowych i odpowiednio liczba równań zmniejsza się wtedy o liczbę danych prądów.

Równania można zapisać w postaci macierzowej i rozwiązać metodą wyznacznikową. Prądy i napięcia przelicza się z postaci czasowej do postaci zespolonej.

Impedancje: zR=R, zL=jwL, zC=1/jwC.

Dopasowanie na maksymalną moc czynną

Należy tak dobrać impedancję odbiornika, aby przy danej impedancji wewnętrznej źródła odbiornik pobierał największą moc czynną. Impedancja źródła Z0=R0+jX0 a impedancja obciążenia: Z = R + jX.

Jeżeli będziemy zmieniać reaktancję X, to dla dowolnej wartości R zarówno prąd, jak i moc czynna będą miały największą wartość przy X = -X0. Przyjmując, że R jest wielkością zmienną warunek, przy którym funkcja osiągnie maksimum to: dP/dR=0. Z tego wynika: R=R0. Inaczej: Z=Z0*. Wtedy odbiornik pobiera moc: Pmax=E2/4R0.

Jeżeli impedancja źródła zawiera rezystancję i indukcyjność, to impedancja odbiornika powinna zawierać rezystancję i pojemność.

Przekształcenie Laplace'a

Metoda operatorowa polega na przeniesieniu rozwiązywania z obszaru funkcji zmiennej rzeczywistej w obszar funkcji zmiennej zespolonej, gdzie działania przyjmują prostszą postać. Po wykonaniu działań nad funkcjami zmiennej zespolonej dokonuje się przejścia powrotnego do obszaru funkcji zmiennej rzeczywistej.

Oryginał i transformata przedstawiają parę funkcji zmiennej rzeczywistej t i zmiennej zespolonej s związanych przekształceniem Laplace'a.

Transformata Laplace'a ma szerokie zastosowanie do rozwiązywania równań różniczkowo-całkowych obwodów elektrycznych. Zamiast skomplikowanych równań różniczkowych mamy układ równań algebraicznych.

Przekształcenie (jednostronne) Laplace'a jest określone zależnością: F(s)=L[f(t)]=ňe-stf(t)dt, przy czym s=s+jw zmienna zespolona. Jeżeli funkcja f(t) jest rozwiązaniem równania całkowego Laplace'a, to zależność f(t)=L-1[F(s)] nazywamy odwrotnym przekształceniem Laplace'a, a funkcję f(t) nazywamy oryginałem.

Podstawowe własności przekształcenia Laplace'a:

Liniowość (LS=SL),(Lcf=cLf), jednoznaczność, transformata całki, transformata pochodnej, zmiana skali, przesunięcie w dziedzinie zespolonej, przesunięcie w dziedzinie rzeczywistej, splot. Własności przekształceń Laplace'a i Fouriera są podobne.

Metoda napięć węzłowych

Metoda napięć węzłowych polega na tym, że na podstawie pierwszego-prawa Kirchhoffa zostają wyznaczone napięcia między węzłami obwodu elektrycznego a pewnym węzłem odniesienia. Te szukane napięcia są zwane napięciami węzłowymi.

Napięcie na zaciskach dowolnej gałęzi jest równe różnicy napięć węzłowych węzłów danej gałęzi, iloczyn zaś tego napięcia i admitancji danej gałęzi jest równy prądowi tej gałęzi.

Potencjał węzła odniesienia przyjmuje się równy zeru.

W ogólnym przypadku, jeżeli schemat obwodu elektrycznego ma q węzłów, to na podstawie pierwszego prawa Kirchhoffa otrzymuje się układ q -1 równań (węzeł q jest przyjęty jako węzeł odniesienia)

I1 = Y11×V1 + Y12×V2 + ... + Y1,q-1×Vq-1

I2 = Y21×V1 + Y22×V2 + ... + Y2,q-1×Vq-1

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

I q-1 = Y q-1,1×V1 + Y q-1,2×V2 + ... + Yq-1,q-1×V q-1

Prąd dopływający do węzła przyjmuje się ze znakiem plus, prąd odpływający od węzła ze znakiem minus;

Yii - admitancja własna węzła i będąca sumą admitancji zespolonych wszystkich gałęzi zbiegających się w danym węźle;

YIK - admitancja wzajemna węzłów i oraz k, mająca znak minus.

Równania można zapisać w postaci macierzowej i rozwiązać metodą wyznacznikową.

Prądy i napięcia przelicza się z postaci czasowej do postaci zespolonej. Admitancje: YR=1/R, YL=1/jwL, YC=jwC.

Jeżeli w obwodzie elektrycznym istnieją źródła napięcia, mogą one być zastąpione równoważnymi źródłami prądu. W przypadku gdy dowolna gałąź zawiera tylko SEM, tzn. impedancja gałęzi jest równa zeru, a zatem napięcie między dwoma węzłami jest dane, celowe jest, żeby jeden węzeł z tej gałęzi przyjąć jako węzeł odniesienia. Wtedy liczba niewiadomych napięć węzłowych i odpowiednia liczba równań zmniejszy się o jedno.

Jeżeli dany obwód elektryczny ma q węzłów i p gałęzi, to w związku z powyższym metoda napięć węzłowych ma przewagę, gdy 2(q - 1)<p.

Twierdzenie o źródle zastępczym

Na podstawie twierdzenia o źródle zastępczym można złożony obwód elektryczny o dowolnej liczbie źródeł energii elektrycznej sprowadzić do schematu o jednym źródle.

Twierdzenie o zastępczym źródle napięcia-Tw.Thevenina

Prąd w dowolnej gałęzi mn obwodu elektrycznego liniowego nie zmieni się, jeżeli obwód elektryczny, do którego jest przyłączona dana gałąź, przedstawić w postaci zastępczego źródła napięcia. SEM tego źródła jest równa napięciu na rozwartych zaciskach gałęzi mn, a impedancja wewnętrzna źródła musi być równa impedancji zastępczej obwodu elektrycznego pasywnego (bezźródłowego), otrzymanego w wyniku zastąpienia wszystkich niezależnych źródeł napięciowych zwarciami i wszystkich niezależnych źródeł rozwarciami



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Laboratorium elektroniki - Ćwiczenie 02, Politechnika Lubelska, Studia, sem III, materiały, Teoria O
Laboratorium elektroniki - Ćwiczenie 01, Politechnika Lubelska, Studia, sem III, materiały, Teoria O
Laboratorium elektroniki - Ćwiczenie 04, Politechnika Lubelska, Studia, sem III, materiały, Teoria O
Laboratorium elektroniki - Ćwiczenie 03, Politechnika Lubelska, Studia, sem III, materiały, Teoria O
Laboratorium elektroniki - Ćwiczenie 05, Politechnika Lubelska, Studia, sem III, materiały, Teoria O
stany nieustalone w obwodach RLC zasilanych ze źródła napięcia stałego, Politechnika Lubelska, Studi
Czwórniki, Politechnika Lubelska, Studia, sem III, pen
BUEE alfabetycznie, Politechnika Lubelska, Studia, sem III, Bezpieczeństwo użytkowania urządzeń elek
Autentyczne dialogi pilotów, Politechnika Lubelska, Studia, sem III
bezpieczenstwo calosc 2, Politechnika Lubelska, Studia, sem III, Bezpieczeństwo użytkowania urządzeń
strona piotrka, Politechnika Lubelska, Studia, sem III, pen, METODY NUMERYCZNE, metody numeryczbe st
rozniczki, Politechnika Lubelska, Studia, sem III
metrologiia, Politechnika Lubelska, Studia, sem III
Metro egzam, Politechnika Lubelska, Studia, sem III, Egzamin metrologia
SPR MRT, Politechnika Lubelska, Studia, sem III
ED3, Politechnika Lubelska, Studia, sem III
ED5, Politechnika Lubelska, Studia, sem III

więcej podobnych podstron