Слайд 1ЛЕКЦИЯ 2
ЗАКОНЫ КИРХГОФА и РЕЖИМЫ РАБОТЫ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
Слайд 2
Законы Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных цепей при
постоянных и
переменных напряжениях и токах.
Слайд 3ПЕРВЫЙ ЗАКОН КИРХГОФА
Для любого узла цепи алгебраическая сумма токов равна
нулю.
Причем со знаком “ + ”принимаются токи, выходящие из
узла, входящие в узел токи принимаются со знаком «-».
Можно и наоборот обозначать направления токов.
Слайд 6Физически первый закон Кирхгофа –
это закон непрерывности электрического тока
Слайд 7ВТОРОЙ ЗАКОН КИРХГОФА
Для любого контура цепи
алгебраическая сумма напряжений
на пассивных
элементах
равна алгебраической сумме
ЭДС и напряжений на источниках
тока
Слайд 8Аналитическое выражение второго закона Кирхгофа
Слайд 9ПРИМЕР
U2
R1
R2
R3
R4
R5
E1
E2
UJ
J
U1
U3
U4
U5
I1
I2
I3
1контур: U1+U3+U2= UJ
I1R1+I3R3+I1R2 = UJ
2 контур: -U5-U4-U3 = - E1
–E2
I2(R5+R4)+I3R3= E1+E2
Слайд 10Физически второй закон
Кирхгофа характеризует
равновесие напряжений
в любом контуре цепи
Слайд 11Режимы работы источника энергии
I
Слайд 12Номинальный режим работы источника энергии
Номинальный режим – это режим работы
источника энергии, рекомендуемый заводом изготовителем
Гарантируется высокая надежность и долговечность работы,
высокий коэффициент полезного действия
RH > RB , η = РН / РИ
РН – мощность в нагрузке,
РИ - мощность источника энергии
Слайд 13Режим холостого хода источника энергии (ХХ)
I = 0
UXX = E
PH
Слайд 14Режим короткого замыкания источника энергии
RH = 0
UH= 0
PH = 0
Слайд 15Согласованный режим работы источника энергии
Согласованный режим – это режим, когда
в нагрузке выделяется максимальная мощность. При этом к.п.д. меньше, чем
при номинальном режиме.
РН= f(RH / RB)- мощность, передаваемая в нагрузку
РИ = f(RH / RB) – мощность, развиваемая источником
Слайд 16Расчет мощности, развиваемой источником энергии
РИ = I2(RB + RH) =
E2 / (RB + RH)
XX: PИ = 0.
КЗ
: I = IКЗ = Е / RB max, PИ = Е2/ RB
При RB = RH : PИ = Е2/2RB
Слайд 17Расчет мощности, передаваемой в нагрузку
РН = I2RH = E2RH /
(RH+RB)2
XX: I = 0, PH = 0
КЗ: RH= 0, I
= E/ RB , PH = 0
Определим максимум функции
Решение RH = RB , PH= E2/4RB
Слайд 18Расчет к.п.д. источника энергии при различных значениях RH
В общем виде:
η = РН/РИ = RH E2(RB+ RH)/ E2(RB+ RH)2
=
= RH /(RH+ RB) = 1/(1+RB/ RH)
При КЗ η = 0
В согласованном режиме (RB= RH)
η = 0.5 или 50%
В номинальном режиме η > 0.5
при RB< RH
Слайд 20Примечание
В общем случае I = E / (RH +RB)
При RB
>> RH I ~ Е / RB
, т.е. ток не зависит от величины нагрузки – это источник тока.
При RB << RH E ~ I RH , т.е. напряжение (или Е) на зажимах любой нагрузки сохраняется постоянным – это источник э.д.с.