Прорачун кола једносмерне струје
Прорачун једноставних кола једносмерне струје
Еквивалентне трансформације у електричном колу подразумевају замену једних елемената другим на начин да се у њему не мењају електромагнетни процеси и да се коло поједностављује. Једна од врста оваквих трансформација је замена више потрошача повезаних серијски или паралелно са једним еквивалентом.
Неколико серијски повезаних потрошача може се заменити једним и његов еквивалентни отпор је једнак збиру отпора потрошача, укључен у серију… За н корисника можете написати:
ре = р1 + р2 + … + рн,
где су р1, р2, …, рн отпори сваког од н потрошача.
Када је н потрошача спојено паралелно, еквивалентна проводљивост ге једнака је збиру проводљивости појединачних елемената повезаних паралелно:
ге = г1 + г2 + … + гн.
С обзиром да је проводљивост реципрочна отпора, еквивалентни отпор се може одредити изразом:
1 / ре = 1 / р1 + 1 / р2 + … + 1 / рн,
где су р1, р2, …, рн отпори сваког од н паралелно повезаних потрошача.
У конкретном случају када су два потрошача р1 и р2 повезана паралелно, еквивалентни отпор кола је:
ре = (р1 к р2) / (р1 + р2)
Трансформације у сложеним колима где нема привидног облика серијска и паралелна веза елемената (Слика 1), почните заменом елемената укључених у оригинално троугаоно коло са еквивалентним елементима повезаним звездама.
Слика 1. Трансформација елемената кола: а — спојени троуглом, б — у еквивалентну звезду
На слици 1 троугао елемената формирају корисници р1, р2, р3. На слици 1б, овај троугао је замењен еквивалентним звездастим елементима ра, рб, рц. Да би се спречило мењање потенцијала у тачкама а, б кола, отпори еквивалентних корисника одређују се изразима:
Поједностављење оригиналног кола може се извршити и заменом звезда повезаних елемената колом у коме корисници повезани троуглом.
У шеми приказаној на слици 2, а могуће је одвојити звезду коју формирају потрошачи р1, р3, р4. Ови елементи су укључени између тачака ц, б, д. На слици 2б између ових тачака налазе се еквивалентни потрошачи рбц, рцд, рбд повезани троуглом. Отпори еквивалентних потрошача одређени су изразима:
Слика 2.Трансформација елемената кола: а — звездасто, б — у еквивалентан троугао
Даље поједностављење шема приказаних на сликама 1, б и 2, б може се извршити заменом пресека серијским и паралелним повезивањем елемената од њихових еквивалентних потрошача.
У практичној имплементацији методе прорачуна једноставног кола применом трансформација, у колу се идентификују секције са паралелним и серијским везом потрошача, а затим се израчунавају еквивалентни отпори ових секција.
Ако таквих одсека нема експлицитно у оригиналном колу, онда се, применом горе описаних прелаза од троугла елемената до звезде или од звезде до троугла, манифестују.
Ове операције поједностављују коло. Вишекратном применом долази се до форме са једним извором и једним еквивалентним потрошачем енергије. Такође, апликација Омови и Кирхофови закони, прорачун струја и напона у пресецима кола.
Прорачун сложених кола једносмерне струје
Приликом прорачуна сложеног кола потребно је одредити неке електричне параметре (углавном струје и напоне на елементима) на основу почетних вредности наведених у опису проблема. У пракси се користи неколико метода за израчунавање таквих шема.
За одређивање струја гранања можете користити: метод заснован на директној примени Кирхофови закони, метода текућег циклуса, метода нодалних напона.
Да бисте проверили исправност израчунавања струја, потребно је урадити биланс капацитета… Од закон одржања енергије следи да је алгебарски збир снага свих извора напајања у колу једнак аритметичком збиру снага свих корисника.
Снага извора енергије једнака је производу његове емф на количину струје која тече кроз тај извор. Ако се смер емф и струје у извору поклапају, онда је снага позитивна. Иначе је негативан.
Снага потрошача је увек позитивна и једнака је производу квадрата струје у потрошачу на вредност његовог отпора.
Математички, биланс снага се може написати на следећи начин:
где је н број извора напајања у колу; м је број корисника.
Ако се равнотежа снаге одржава, тренутни прорачун је тачан.
У процесу састављања биланса снаге, можете сазнати у ком режиму ради напајање. Ако је његова снага позитивна, онда он напаја спољно коло (као што је батерија у режиму пражњења). При негативној вредности снаге извора, овај други троши енергију из кола (батерија у режиму пуњења).