- •Анализ линейных электрических цепей постоянного тока Введение
- •1. Электрическая цепь и ее элементы
- •2. Закон Ома и законы Кирхгофа в линейных электрических цепях постоянного тока
- •3. Схемы замещения источников электрической энергии
- •4. Анализ простых электрических цепей постоянного тока
- •Ток i1, потребляемый из сети, находится с помощью закона Ома
- •Токи i2и i3определяются с помощью закона Ома
- •5. Анализ сложных электрических цепей постоянного тока. Метод законов Кирхгофа
- •7. Метод контурных токов
- •6. Анализ структуры электрической цепи с помощью топологических графов
- •Решение
- •8. Метод узловых потенциалов
- •Решение
- •9. Метод двух узлов
- •10. Метод наложения
- •11. Принцип взаимности
- •12. Принцип компенсации
- •13. Метод эквивалентного генератора
- •И пассивный двухполюсник с источником эдс e" (б)
- •Решение
- •Б) с эквивалентным генератором
- •Решение
- •14. Замена нескольких параллельных ветвей, содержащих эдс, одной эквивалентной
- •Включением источников эдс
- •15. Энергетические соотношения в цепях постоянного тока
- •Генерирования электрической энергии
- •Решение
- •16. Баланс мощностей
- •Решение
- •17. Режимы работы электрических цепей постоянного тока
Генерирования электрической энергии
Направления ЭДС и тока в схеме рис. 53 одинаковы. Источник отдает энергию во внешнюю цепь, то есть работает в режиме генератора. Напряжение на зажимах источника
![]()
Мощность, вырабатываемая источником,
![]()
(Мощность положительна, т.к. ЭДС Еи токI одного знака).
Мощность потерь внутри источника определяется в соответствии с законом Джоуля-Ленца
.
Мощность, отдаваемая источником во внешнюю цепь,
![]()
Баланс мощностей
![]()
Коэффициент полезного действия (КПД) равен отношению полезной мощности ко всей мощности, вырабатываемой источником. Полезной мощностью в данном режиме является мощность, отдаваемая источником во внешнюю цепь. Поэтому КПД равен
![]()
У реального источника ЭДС может быть второй режим работы – режим потребления (при наличии в цепи двух источников). Этот режим иллюстрируется схемой рис. 54. Направления ЭДС и тока в схеме рис. 54 противоположны. Схема потребляет энергию из внешней цепи. Напряжение на зажимах источника.
![]()

Рис. 54. Схема работы реального источника ЭДС в режиме
потребления электрической энергии
Мощность, потребляемая источником,
![]()
(ЭДС Еи токI имеют разные знаки).
Мощность потерь на внутреннем сопротивлении источника
![]()
Мощность, потребляемая из сети,
![]()
Баланс мощностей
![]()
Полезной мощностью во втором режиме работы является мощность, потребляемая источником, а затрачиваемой – мощность, потребляемая из сети. Поэтому КПД равен
![]()
Схемы рис. 53, 54 и энергетические соотношения, приведенные выше, хорошо иллюстрируют обратимость электрических машин постоянного тока и режимы разрядки – зарядки аккумуляторных батарей. Электрическая машина может работать в режиме генератора, отдавая энергию во внешнюю цепь, или в режиме электродвигателя, потребляя энергию из сети. Аккумуляторная батарея в режиме разрядки отдает электрическую энергию во внешнюю цепь, а в режиме зарядки потребляет ее из сети.
Из схем рис. 53, 54 и соотношений, приведенных в настоящем параграфе, следует, что приемник электрической энергии может быть как пассивным элементом (или схемой, составленной из пассивных элементов), так и активным элементом – реальным источником ЭДС, работающим в режиме потребления. Любой из этих приемников или оба вместе потребляют электрическую энергию от источника-генератора.
В общем случае, если в цепи содержится qисточников ЭДС, то часть из них (не более (q– 1) источников) могут работать в режиме энергопотребления, а оставшиеся (как минимум один источник) должны работать в режиме генерирования электрической энергии.
Из условия эквивалентности реальных источников напряжения и тока следует, что источник тока также может работать как в режиме генерирования электрической энергии, так и в режиме энергопотребления. Учет этих режимов работы источника тока при составлении уравнения баланса мощностей рассмотрен в следующем параграфе.
Пример 6. Рассчитать КПД источников для схемы рис. 31 (пример 3).
Решение
В схеме два источника в четвертой и шестой ветвях. КПД источника в четвертой ветви равен:
.
Аналогичным образом определяем КПД источника в шестой ветви:
.
