egzamin Teoria Obwodow Skowronek sem 1


1. Twierdzenie o zastępczym zródle napięcia (twierdzenie Thevenina):
Dowolny aktywny obwód liniowy można od strony wybranych zacisków a, b zastąpić obwodem
równoważnym, złożonym z szeregowo połączonego jednego idealnego zródła napięcia, równego
napięciu pomiędzy zaciskami a, b w stanie jałowym oraz jednej impedancji równej impedancji
zastępczej obwodu pasywnego widzianego od strony zacisków a, b.
Przykład:
Wydzieloną gałęzią badaną jest gałąz między zaciskami a-b, przez którą płynie prąd I. Schemat
zastępczy wg twierdzenia Thevenina:
Napięcie Thevenina ET wyznaczamy jako napięcie stanu jałowego między zaciskami a-b.
ET  J*R2  E  J*R3 = 0, więc: ET = J*R2 + E + J*R3
Rezystancję RT wyznaczamy ze schematu (z układu usunięto zródła samodzielne):
RT = R2 + R3
Prąd I wyznaczamy ze schematu zastępczego układu wg twierdzenia Thevenina:
I = ET / RT + R5
2. Twierdzenie Nortona Każdy liniowy obwód elektryczny prądu stałego, traktowany jako dwójnik
zródłowy o zaciskach a  b, można zastąpić jednym zródłem prądu, równym prądowi zwarcia na
zaciskach a  b oraz równolegle włączonym opornikiem o konduktancji równej konduktancji
wewnętrznej obwodu mierzonej na zaciskach a  b. Prąd płynący przez odbiornik jest proporcjonalny
do konduktancji gałęzi odbiornika.
Przykład:
Zgodnie z twierdzeniem Nortona usuwamy z układu rezystancję R4 i zwieramy zaciski a-b. Prąd
płynący między tymi zaciskami jest prądem Nortona
Równanie dla węzła 1 ma postać:
V1 * G11 = Jz1
Gdzie: G11 = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 Jz1 = E1/R1 + E2/R2  J3
Stąd: V1 = Jz1/G11
Ponieważ prąd I3 = V1/R3 to JN = I3 + J3
Wyznaczamy rezystancję RT:
RT = (R1*R2 / R1 + R2) + R3
Obliczamy prąd I:
I = JN * (RT / RT + R4)
Twierdzenie o kompensacji: Rozpływ prądów w obwodzie elektrycznym nie ulegnie zmianie, jeżeli
dowolny element rezystancyjny R tego obwodu zostanie zastąpiony zródłem idealnym o napięciu
zródłowym R równym spadkowi napięcia RI na tym elemencie i o zwrocie przeciwnym niż zwrot prądu
I.
Twierdzenie o kompensacji
V=Vd b U
-( ) =
V -(-E 0
V+V'+
V) =
c b c b
5. REZONANS W UKAADZIE SZEREGOWYM RLC
Obwodami rezonansowymi lub drgającymi są nazywane obwody elektryczne w których występuje
zjawisko zwane rezonansem. Rezonans to taki stan pracy obwodu elektrycznego pasywnego, przy
którym reaktancja wypadkowa obwodu jest równa zeru. Częstotliwość przy której reaktancja
wypadkowa obwodu jest równa zeru jest nazywana częstotliwością rezonansową. Rezonans
wystąpu wtedy gdy Ć=0, tzn X=0 czyli XC=XL lub L = 1/C!!!.
Częstotliwość rezonansowa wynosi
1
fr =
2P LC
Pulsacja rezonansowa:
1
wr =
LC
W stanie rezonansu szeregowego słuszne są ponadto zależności: Z=R; U=UR; UL+UL=0:
Stwierdzamy zatem że w stanie rezonansu napięć:
-impedancja obwodu jest równa rezystancji X=0,
-napięcie przyłożone do obwodu jest równe napięciu na rezystancji,
-suma geometryczna napięc na indukcyjności i na pojemności jest równa 0,
-wobec X=0, prąd w obwodzie może osiągać bardzo duże wartości, a w przypadku bardzo
małej rezystancji zródło napięcia pracuje niemal w warunkach zwarcia.
Impedancję falową  nazywamy reaktancję indukcyjną lub pojemnościową obwodu przy
częstotliwości rezonansowej.
1 L
r = wrL = =
wrC C
W obwodzie szeregowym dobrocią nazywamy stosunek napięcia na elemencie reaktancyjnym do
napięcia na elemencie rezystancyjnym
UL UC wrL 1 r
Q = = = = =
UR UR R wrRC R
Gdy pulsacja zródła wynosi 0  czyli gdy w rozpatrywanym obwodzie wystąpi rezonans napięć 
wówczas mówimy że obwód jest dostrojony do rezonansu, natomiast gdy nie zachodzi ta zależność
to następuje rozstrojenie obwodu czyli obwód jest odstrojony od rezonansu. Rozstrojeniem
bezwzględnym nazywamy stosunek reaktancji wypadkowej do rezystancji =X/R=tgĆ.
Rozstrojeniem względnym nazywamy wielkość względną będącą stosunkiem X/, tj. reaktancji
wypadkowej X do impedancji falowej obwodu .
Rozstrojenie bezwzględne i względne oraz dobroć są ze sobą związane zależnością: =Q.
w wr f f
r
d = - = -
wr w f f
r
2. Metoda superpozycji:
Odpowiedz chwilowa obwodu liniowego na wiele wymuszeń jest równa sumie odpowiedzi
chwilowych na każde wymuszenie z osobna. Układ nieliniowy nie spełnia zasady superpozycji.
Przykład:
Stosując zasadę superpozycji obliczamy rozpływ prądów od każdego zródła oddzielnie.
Rezystancja widziana z zacisków zródła E1 wynosi:
R = R1 + ( (R2*R3) / (R2 + R3) )
Stąd: I1 = E1/R I2 = I1 * (R3 / R3 + R2) I3 = I1 * (R2 / R3 + R2)
Analogicznie rezystancja widziana z zacisków zródła E2 wynosi:
R  = R2 + ( (R1*R3) / (R1 + R3) )
Stąd: I2  = E2/R  I1  = I2  * (R3 / R1 + R3) I3  = I2  * (R1 / R1 + R3)
Sumując prądy płynące otrzymujemy:
I1 = I1 + I1  I2 = I2 + I2  I3 = I3 + I3 
Twierdzenie o przenoszeniu zródeł napięcia : Rozpływ prądów w obwodzie nie ulegnie zmianie,
jeżeli idealne zródło napięcia E, znajdujące się w jednej gałęzi obwodu, przynależnej do danego węzła,
zostanie przeniesione do pozostałych gałęzi przynależnych do tego węzła, ale ze zwrotem przeciwnym
względem danego węzła.
Przenoszenie zródeł prądu
Rozpływ prądów w obwodzie elektrycznym nie ulegnie zmianie, jeżeli do dowolnego węzła tego
obwodu zostaną dodatkowo włączone dwa idealne zródła prądu o jednakowych prądach zródłowych,
różniące się jedynie zwrotami względem węzła.
Rozpływ prądów w obwodzie nie ulegnie zmianie, jeżeli równoległe do każdej gałęzi dowolnie
wybranego oczka zostanie włączone idealne zródło prądu o takim samym prądzie zródłowym i o takim
samym zwrocie w stosunku do przyjętego obiegu oczka (rys. 4.26a i b).
Twierdzenie o wzajemności oczkowe: jeżeli w obwodzie liniowym rozgałęzionym, jedyne zródło
napięcia znajdujące się w k-tej gałęzi wywołuje w gałęzi l-tej tego obwodu prąd I , to po
przeniesieniu tego zródła do l-tej, w gałęzi k-tej również popłynie prąd I.
Przekształcenia trójkąt-gwiazda gwiazda-trojkat (nie smiac się z rysunku, w paincie był robiony
:D)
Gwiazda  trojkat
Rab = Ra + Rb + ((Ra*Rb) / Rc)
Rac = Ra + Rc + ((Ra*Rc) / Rb)
Rbc = Rb + Rc + ((Rb*Rc) / Ra)
Trojkat  gwiazda
Ra = ((Rab * Rac) / (Rab + Rac + Rbc))
Rb = ((Rab * Rbc) / (Rab + Rac + Rbc))
Rc = ((Rbc * Rac) / (Rab + Rac + Rbc))
6. Dopasowanie odbiornika na maksymalną moc.
Stan w którym z danego zródła napięcia lub prądu pobierana możliwie największa moc
nazywamy dopasowaniem odbiornika do zródła. Moc pobierana przez odbiorniik P2=Rz I2. Jeżeli
RZ=0 (zwarcie odbiornika) to moc pobierana przez odbiornik jest również równa 0. Jeżeli
natomiast P2=f(RZ), E=const oraz RW=const to
E
2
P2 = RZ I = RZ ( )2
RZ + RW
Schemat!!!!!!!
Wprowadzając dla RW`"0 parametr bezwymiarowy k=RZ/RW moc jest równa:
E2 1 E2 k
P2 = =
2
RW k + 1 + 2 RW k + 2k +1
k
Chcąc znalezć P2MAX przyrównujemy do zera dP2/dk i stąd znajdujemy warunek dla k
2
dP2 E2 k + 2k +1- k(2k + 2)
=
2
dk RW (k + 2k +1)2
dP2/dk = 0 gdy k2+2k+1-2k2-2k=0
czyli k=ą1. Dla k=-1 mianownik staje się zerem. Stosunek rezystancji przyjmujemy więc
jako dodatni, czyli k=1. Dla k=1 wyrażenie d2P/dk2 jest ujemne a zatem obliczonej wartości k
odpowiada maksimum funkcji P2=f(k). Z tego wszystkiego można wywnioskować że po
podstawieniu k=1 moc maksymalna wynosi: P2MAX=E2/4RW
Dopasowanie odbiornika do zródła prądu. Schemat!!!!!!
Moc pobieraną przez odbiornik o kondunktancji G2=1/RZ wyznaczamy ze wzoru:
Iy
2
P2 = GZU = GZ ( )2
GZ + GW
Wprowadzając dla GW`"0 parametr bezwymiarowy l=Gz/Gw wyrazimy P2= f(l)
2 2
Iy Iy
1 l
P2 = =
GW l + 1 + 2 GW l2 + 2l +1
l
Porównując wzory z wzorem przy dopasowaniu do zródła napięcia stwierdzamy że
dP2/dl=0 dla l= ą1. Stąd też P2MAX dla l=1 a więc Gz=Gw. Zatem:
2
Iy
P2MAX =
4GW


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Egzamin Teoria Wykład 01 (10) 14 (15) v 0 12 63 BETA
egzaminAlgorytmy TEORIA
geometria egzamin (teoria zaadania)
macura teoria obwodow
egzamin Teoria Gołoś, wytrzymałość 1, 1 termin, 31 01 2012
KOTŁY EGZAMIN teoria
# Pytania egzaminacyjne Teoria zeglowania, manewrowania
Turkiewicz Teoria obwodów

więcej podobnych podstron