Iab = |
Eэкв |
. |
(1.46) |
|
Rэкв + Rab |
||||
|
|
|
Для расчета Еэкв используют режим холостого хода (рис. 1.12, а)
|
|
|
Еэкв |
=U хх = I R2 |
= |
|
E |
|
|
|
R2 . |
(1.47) |
|||||||||||||
|
|
|
R1 |
+ R2 |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ R3 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
R4 |
|||
E |
R2 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
I |
|
|
Uхх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 |
||||||||||
|
R3 |
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
R3 |
|
|
|
|
|
|
b |
|||||
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Рис. 1.12. Схемы активного двухполюсника: а) в режиме холостого хода для расчета Еэкв; б) при Е=0 для расчета Rэкв
Для расчета Rэкв принимаем Е=0, тогда активный двухполюсник превращается в пассивный (рис. 1.12, б). Сопротивление этого двухполюсника относительно зажимов ab и будет эквивалентным сопротивлением
Rэкв = |
( R1 + R3 ) R2 |
+ R4 . |
(1.48) |
||||
|
|||||||
Тогда |
R1 + R2 |
+ R3 |
|
|
|||
|
Eэкв |
|
|
||||
Iab = |
. |
(1.49) |
|||||
Rэкв |
+ Rab |
||||||
|
|
|
|
||||
1.6.3. Графический метод расчета
Графический метод, как и метод эквивалентного генератора, предполагает использование схемы замещения посредством активного и пассивного двухполюсников. При этом вычисление тока в одном произвольно выбранном участке цепи выполняется с использованием графиков вольт-амперных характеристик активного и пассивного двухполюсников.
Для расчета тока Iab в рассматриваемой схеме (см. рис. 1.10) сначала составляется схема замещения электрической цепи посредством активного и пассивного двухполюсников (см. рис. 1.11) так же, как при решении этой задачи методом эквивалентного генератора. Затем в режиме холостого хода активного двухполюсника (см. рис. 1.12, а) по формуле (1.47) определяется Еэкв.
20
В режиме короткого замыкания ак- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|||
тивного двухполюсника (рис. 1.13) вы- |
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
R4 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
числяется ток короткого замыкания |
E |
|
R3 |
|
|
R2 |
Iкз |
|
|||||||
Iкз = |
Еэкв |
. |
(1.50) |
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Rэкв |
|
Рис. 1.13. Схема активного |
||||||||||||
По полученным двум точкам для |
двухполюсника в режиме |
||||||||||||||
режимов холостого хода и короткого за- |
короткого замыкания |
||||||||||||||
мыкания (U=Еэкв, I=0 и U=0, I=Iкз) стро-
ится вольт-амперная характеристика активного двухполюсника (рис. 1.14).
|
U |
|
Еэкв |
1 |
2 |
|
|
I
Iab |
Iкз |
Рис. 1.14. Вольт-амперные характеристики: 1 – активного двухполюсника;
2 – сопротивления Rab
В этой же координатной системе строится вольт-амперная характеристика сопротивления Rab. Абсцисса точки пересечения двух вольт-амперных характеристик в масштабе соответствует току Iab (см.
рис. 1.14).
1.7.Примеры расчета электрической цепи
содним источником питания
Имеется цепь постоянного тока (рис. 1.15).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
E |
R1 |
R |
|
|
|
|
R3 |
R4 |
|
R |
||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
I5 |
|
||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
b
Рис. 1.15. Исходная схема электрической цепи постоянного тока
21
Дано: Е=100 В; R1=R4=5 Ом; R2=R3=R5=10 Ом. Определить ток I5.
1.7.1. Решение методом свертывания схемы
Решение наглядно представлено в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Решение методом свертывания схемы
Вид преобразованной схемы |
Выполняемое действие |
|
в соответствии с приведенной схемой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R3 |
|
|
R45 |
|
R45=R4+R5=5+10=15 Ом |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
R |
R |
|
|
|
|
|
|
10 15 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R345 |
R |
|
= |
|
|
|
3 |
|
|
= |
|
|
|
|
= 6 Ом |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
345 |
|
|
|
R3 |
+ R45 |
|
|
10 +15 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
R2 R345 |
|
|
|
|
10 6 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2345 |
|
|
R |
= |
|
|
= |
= 3,75 Ом |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2345 |
|
|
R2 + R345 |
|
|
10 +6 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rэкв |
|
|
Rэкв=R1+R2345=5+3,75=8,75 Ом |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
Uab=I·R2345=11,43·3,75=42,86 Ом |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2345 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
E |
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
I5 |
|
= |
|
|
|
U ab |
|
= |
42,86 |
= 2,86 А |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R3 |
|
|
R5 |
|
R |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I5 |
|
|
|
|
|
4 |
+ R |
|
|
|
5 +10 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
22
1.7.2. Решение методом эквивалентного генератора
Составим схему замещения электрической цепи (рис. 1.16), разделив исходную схему (см. рис. 1.15) на две части таким образом, чтобы первая часть содержала только сопротивление R5, а вторая часть – все остальные сопротивления и источник ЭДС.
|
|
a |
|
Eэкв |
Rэкв |
R5 |
I5 |
U |
|||
A |
|
b |
|
Рис. 1.16. Схема замещения электрической цепи посредством активного двухполюсника
Схема для режима холостого хода активного двухполюсника представлена на рис. 1.17, а, где (см. рис. 1.15)
R |
23 |
= |
|
R2 R3 |
= |
10 10 |
= 5 Ом; R = R + R = 5 +5 =10 Ом; |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
R2 + R3 |
10 +10 |
|
|
123 |
1 |
|
|
23 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
I = |
|
|
E |
= |
100 |
=10 |
А; Е |
экв |
=U |
xx |
= I R |
23 |
=10 5 = 50 В. |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
R123 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R4 |
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
R4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
E |
|
|
|
R2 |
|
|
|
|
|
R3 |
|
Uхх |
|
|
|
R2 |
|
|
|
R3 |
|||||||||
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
||||||||
Рис. 1.17. Схема режимов холостого хода для двухполюсника: активного (а) и пассивного (б)
Для расчета Rэкв принимаем Еэкв=0, тогда активный двухполюсник превращается в пассивный (рис. 1.17, б). Сопротивление этого двухполюсника относительно зажимов ab и будет эквивалентным сопротивлением.
R |
экв |
= |
R1 R23 |
+ R |
4 |
= |
5 5 |
+5 = 7,5 Ом. |
|
|
5 +5 |
||||||||
|
|
R + R |
23 |
|
|
|
|||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
По закону Ома (см. рис. 1.15)
23
I5 |
= |
|
Eэкв |
= |
50 |
10 |
=2,86 А. |
|
|
||
|
|
Rэкв + R8 |
|
7,5 + |
|
|
|
|
|||
1.7.3. Решение графическим методом |
|
||||||||||
Построим вольт-амперные характеристики активного и пассивно- |
|||||||||||
го двухполюсников (рис. 1.16). Так как схема содержит линейные |
|||||||||||
элементы, то эти характеристики будут прямолинейными. Вольт- |
|||||||||||
амперную характеристику активного двухполюсника удобно строить |
|||||||||||
по точкам, соответствующим режимам холостого хода (U=Uxx, I=0) и |
|||||||||||
короткого замыкания (U=0, I=Iкз). Вольт-амперную характеристику |
|||||||||||
|
|
|
|
пассивного двухполюсника (сопротив- |
|||||||
|
|
|
a |
ление R5=10 Ом) – по точкам, одной из |
|||||||
Rэкв |
|
|
|
которых |
является |
начало |
координат |
||||
Eэкв |
Iкз |
|
(0;0), а другой, например, точка с коор- |
||||||||
|
|
|
|
динатами (2;20), т.е при токе, равном 2 |
|||||||
A |
|
|
b |
А, напряжение на сопротивлении R5 |
|||||||
Рис. 1.18. Схема режима |
равно 20 В (2·10=20 В). |
|
|||||||||
|
|
|
При решении методом эквива- |
||||||||
короткого замыкания |
|
|
лентного генератора найдено |
|
|||||||
активного двухполюсника |
|
|
|
|
|
Еэкв =U xx = 50 В. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
В режиме короткого замыкания (рис. 1.18) |
|
|
|
||||||||
|
|
Iкз |
= |
Еэкв |
= |
50 = 6,67 А. |
|
|
|
||
|
|
|
|
Rэкв |
|
7,5 |
|
|
|
|
|
U, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uxx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
I5 |
|
|
|
|
6 Iкз 7 I, А |
||
1 |
|
2 |
|
4 |
|
5 |
|||||
Рис. 1.19. Вольт-амперные характеристики |
|
||||||||||
активного (1) и пассивного (2) двухполюсников |
|
||||||||||
24