حساب دارات التيار المباشر
حساب دارات التيار المستمر البسيطة
تعني التحولات المتكافئة في الدائرة الكهربائية استبدال بعض العناصر بعناصر أخرى بطريقة لا تتغير فيها العمليات الكهرومغناطيسية ويتم تبسيط الدائرة. أحد أنواع هذه التحولات هو استبدال العديد من المستهلكين المتصلين في سلسلة أو بالتوازي مع مكافئ واحد.
يمكن استبدال العديد من المستهلكين المتصلين في سلسلة بواحد ومقاومته المكافئة تساوي مجموع مقاومات المستهلكين ، المدرجة في سلسلة... بالنسبة لعدد n من المستخدمين ، يمكنك كتابة:
rе = r1 + r2 +… + rn ،
حيث r1 ، r2 ، ... ، rn هي مقاومات كل من المستهلكين n.
عندما يتم توصيل n مستهلكين بالتوازي ، فإن الموصلية المكافئة ge تساوي مجموع موصلات العناصر الفردية المتصلة بالتوازي:
ge = g1 + g2 +… + gn.
بالنظر إلى أن الموصلية هي المعاملة بالمثل للمقاومة ، يمكن تحديد المقاومة المكافئة بالتعبير:
1 / rе = 1 / r1 + 1 / r2 +… + 1 / rn ،
حيث r1 ، r2 ، ... ، rn هي مقاومات كل من المستهلكين n المتصلين بالتوازي.
في الحالة الخاصة حيث يتم توصيل مستهلكين r1 و r2 بشكل متوازٍ ، تكون المقاومة المكافئة للدائرة هي:
rе = (r1 x r2) / (r1 + r2)
التحولات في الدوائر المعقدة حيث لا يوجد شكل واضح اتصال تسلسلي ومتوازي العناصر (الشكل 1) ، تبدأ باستبدال العناصر المضمنة في دائرة دلتا الأصلية بعناصر مكافئة متصلة بالنجوم.
الشكل 1. تحويل عناصر الدائرة: أ - متصلة بواسطة مثلث ، ب - في نجم مكافئ
في الشكل 1 ، يتم تشكيل مثلث من العناصر بواسطة المستخدمين r1 و r2 و r3. في الشكل 1 ب ، تم استبدال هذا المثلث بعناصر مكافئة متصلة بالنجوم ra ، rb ، rc. لمنع تغير الإمكانات عند النقاط أ ، ب من الدائرة ، يتم تحديد مقاومات المستخدمين المكافئين بواسطة التعبيرات:
يمكن أيضًا تبسيط الدائرة الأصلية عن طريق استبدال العناصر المتصلة بالنجوم بدائرة يستخدمها المستخدمون متصل بمثلث.
في المخطط الموضح في الشكل 2 ، أ ، من الممكن فصل النجم الذي شكله المستهلكون r1 ، r3 ، r4. يتم تضمين هذه العناصر بين النقاط ج ، ب ، د. في الشكل 2 ب ، يوجد بين هذه النقاط مستهلكون مكافئون rbc و rcd و rbd متصلون بمثلث. يتم تحديد مقاومات المستهلكين المكافئين من خلال التعبيرات:
الشكل 2.تحويل عناصر الدائرة: أ - متصل بنجمة ، ب - في مثلث مكافئ
يمكن إجراء مزيد من التبسيط للمخططات الموضحة في الأشكال 1 و ب و 2 و ب عن طريق استبدال الأقسام بالتوصيل التسلسلي والمتوازي للعناصر من المستهلكين المكافئين لها.
في التطبيق العملي لطريقة حساب دائرة بسيطة باستخدام التحويلات ، يتم تحديد الأقسام ذات التوصيلات المتوازية والمتسلسلة للمستهلكين في الدائرة ، ثم يتم حساب المقاومة المكافئة لهذه الأقسام.
إذا لم تكن هناك أقسام من هذا القبيل بشكل صريح في الدائرة الأصلية ، فعند تطبيق التحولات الموصوفة أعلاه من مثلث العناصر إلى نجمة أو من نجمة إلى مثلث ، فإنها تتجلى.
هذه العمليات تبسط الدائرة. من خلال تطبيقها عدة مرات ، يصلون إلى نموذج بمصدر واحد ومستهلك مكافئ واحد للطاقة. أيضا ، التطبيق قوانين أوم وكيرتشوفوحساب التيارات والفولتية في أقسام الدائرة.
حساب دوائر التيار المستمر المعقدة
أثناء حساب الدائرة المعقدة ، من الضروري تحديد بعض المعلمات الكهربائية (بشكل رئيسي التيارات والجهود الفولتية على العناصر) بناءً على القيم الأولية المحددة في بيان المشكلة. في الممارسة العملية ، يتم استخدام عدة طرق لحساب مثل هذه المخططات.
لتحديد تيارات الفرع ، يمكنك استخدام: طريقة تعتمد على التطبيق المباشر قوانين كيرشوف, طريقة الدورة الحالية، طريقة الضغوط العقدية.
للتحقق من صحة حساب التيارات ، من الضروري القيام بذلك توازن القدرات… من قانون حفظ الطاقة ويترتب على ذلك أن المجموع الجبري لقوى جميع مصادر الطاقة في الدائرة يساوي المجموع الحسابي لقوى جميع المستخدمين.
تساوي قوة مصدر الطاقة منتج emf الخاص به بمقدار التيار المتدفق عبر هذا المصدر. إذا تزامن اتجاه emf مع التيار في المصدر ، فإن القوة تكون موجبة. خلاف ذلك ، فهو سلبي.
دائمًا ما تكون قوة المستهلك إيجابية وتساوي منتج مربع التيار في المستهلك بقيمة مقاومته.
رياضيا ، يمكن كتابة ميزان القوة على النحو التالي:
حيث n هو عدد مصادر الطاقة في الدائرة ؛ م هو عدد المستخدمين.
إذا تم الحفاظ على توازن الطاقة ، فسيكون الحساب الحالي صحيحًا.
في عملية تكوين توازن الطاقة ، يمكنك معرفة الوضع الذي يعمل فيه مزود الطاقة. إذا كانت قوتها موجبة ، فإنها تزود الطاقة لدائرة خارجية (مثل البطارية في وضع التفريغ). عند القيمة السلبية لطاقة المصدر ، يستهلك الأخير الطاقة من الدائرة (البطارية في وضع الشحن).