Электрические цепи с сосредоточенными и распределенными параметрами
Рассмотренные в предыдущих параграфах пассивные идеальные элементы позволяют учитывать основные физические явления, протекающие в сложных электротехнических устройствах. Рассмотрим в качестве примера двухпроводную воздушную линию, соединяющую источник переменной ЭДС и приемник энергии (рисунок 2.18).
Зажимы 1, 1 -входные зажимы линии, а 
— выходные зажимы линии. Участки 
и 
— соединительные провода (линия), соединяющие источник переменной ЭДС 
и группу идеальных приемников 
.
В соединительных проводах следует учитывать в общем случае четыре явления.
- Каждая единица длины соединительного провода при прохождении по нему тока способна преобразовать электромагнитную энергию в тепловую, т.е. обладает свойством резистора, и это свойство распределено вдоль всей линии.
- То же следует сказать и об индуктивности цепи. Вся линия представляет собой замкнутый контур с током, создающим магнитное потокосцепление. Очевидно, каждая единица длины обладает магнитным потокосцеплением, индуктивностью и ЭДС самоиндукции.
- Соединительные провода линии разделены диэлектриком и способны заряжаться противоположными по знаку зарядами. Следовательно, каждый метр длины линии обладает емкостью и при переменном напряжении появляется в диэлектрике переменное электрическое поле, что приводит к возникновению токов электрического смещения
. Строго говоря, ток в различных местах соединительных проводов имеет разное значение. - Диэлектрик между проводами несовершенный, что приводит к утечке тока. Так при высоких напряжениях линии появляется ток
коронного разряда, что так же приводит к изменению тока в различных участках соединительных проводов.
Электрическая цепь, в которой электрические сопротивления и проводимости, индуктивности и электрические емкости распределены вдоль линии, называют электрической цепью (линией) с распределенными параметрами.
Кроме приведенного примера к электрическим линиям с распределенными параметрами можно отнести реостаты, реальные индуктивные катушки и конденсаторы.
Далеко не во всех случаях необходимо учитывать все физические явления, происходящие в цепях переменного тока, что существенно упрощает задачу. Так, если в предыдущем примере величина напряжения источника питания малая, токи короны исчезают, а при постоянном характере ЭДС во времени исчезают токи электрического смещения и ЭДС самоиндукции. Схема замещения двухпроводной воздушной линии постоянного тока принимает упрощенный вид (рисунок 2.19), где 
— резистор, учитывающий сопротивление току соединительного прямого и обратного проводов при малых значениях длины.
Схема замещения двухпроводной линии переменного тока с допущениями предыдущего примера представлена на рисунке 2.20, где 
— сопротивление прямого и обратного проводов соединительного провода.
Не трудно заметить в схемах на рисунках 2.19 и 2.20 линия представлена в виде сосредоточенного сопротивления или .
Токи электрического смещения существуют только на участке 
между обкладками конденсатора (рисунок 2.20), т.е. в этом участке сосредоточена емкость 
цепи. Наконец, предположим, что переменный магнитный поток индуцирует ЭДС только в катушке на участке 
, т.е., что в этом участке сосредоточена вся индуктивность 
цепи.
Электрические цепи, имеющие сложную конфигурацию и содержащие сосредоточенные резисторы, проводимости, индуктивности и электрические емкости только на отдельных участках и величина тока и потенциала, в общем случае, при переходе от одной точки к рядом расположенной непрерывно не изменяются для одного момента времени, называются электрическими цепями с сосредоточенными параметрами.
Приняв сделанные допущения, мы получаем возможность рассматривать теорию электрических цепей с сосредоточенными параметрами, охватывающую большой класс реальных электрических цепей, за исключением длинных линий передачи энергии и протяженных линий связи.
Электрическую цепь можно рассматривать как цепь с сосредоточенными параметрами, если изменения напряжений и токов в соединительных проводах цепи столь малы, что за время распространения электромагнитной волны вдоль всей цепи в любом направлении изменения величин напряжений и токов остаются малыми.
Эта страница взята со страницы задач по электротехнике:
Электротехника — решения задач и примеры выполнения заданий
Возможно эти страницы вам будут полезны:
