Тема 2. Електричні кола постійного струму

Еквівалентні перетворення застосовують для зменшення кількості віток або вузлів у схемі, що веде до зменшення числа розрахункових рівнянь i скорочення обчислювальної роботи. Перетворювати можна i пасивні i активні ділянки кола.

Рис. 2.5

Умови еквівалентних перетворень: напруги i струми в не перетворених частинах схеми повинні залишатися незмінними. Нижче наведено поширені методи заміни однієї схеми іншою, еквівалентною.

Взаємне еквівалентне перетворення з'єднань споживачів енергії "трикутником" i "зіркою" (рис. 2.5).

Формули перетворення "трикутника" на "зірку":

, , .

Формули перетворення "зірки" на "трикутник":

, , .

Метод еквівалентного генератора.

Рис. 2.6

 Метод використовується, коли потрібно обчислити струм тільки в одній вітці і базується на теоремі про еквівалентний генератор або активний двополюсник. Під активним двополюсником розуміють частину кола, що містить джерела енергії i з’єднується з іншими елементами кола двома затискачами (рис. 2.6).

Згідно з теоремою, струм у гілці, що ввімкнена на затискачі 1-2, залишається незмінним, якщо активний двополюсник замінити еквівалентним генератором з ЕРС Е_ekb i його внутрішнім опором R_ekb (див. рис. 2.6). Е_ekb обчислюється як напруга U₁₂ на затискачах 1-2 при вимкненій досліджуваній гілці (режим холостого хода), Е_ekb= U₁₂; величина R_ekbрозраховується як еквівалентний опір двополюсника відносно затискачів 1-2 у тому ж режимі холостого ходу.

Після такої заміни складне коло можна зобразити одно контурною схемою, струм в якій легко визначити за законом Ома.

Порядок розрахунку:

1. Вимкнути із схеми гілку, в якій потрібно обчислити струм, i позначити затискачі будь-якими індексами, наприклад 1 і 2.

2. Визначити напругу U₁₂, користуючись найбільш раціональним у даному випадку методом розрахунку складних кіл.

3. Визначити еквівалентний опір кола R_ekb між затискачами 1 i 2 , замінивши джерела енергії їх внутрішніми опорами (ідеальне джерело напруги замінити відрізком провідника з нульовим опором, ідеальне джерело струму вимкнути).

Еквівалентний опір кола R_ekb можна визначити за режимами холостого ходу та короткого замикання: вимірюється величина струму, що протікає через клеми двополюсника при їх короткому замиканні, I_кз. Тоді еквівалентний опір R_ekbміж затискачами 1 i 2 буде: R_ekb = U₁₂/ I_кз.

4. Скласти схему еквівалентного генератора та обчислити струм у гілці за законом Ома:

Зауваження: на загал гілка, в котрій потрібно обчислити струм, може включати також джерело напруги або з’єднувати довільну частину електричного кола.