Схемы замещения электротехнических устройств: эквивалентная схема конденсатора, реальной катушки индуктивности, постоянного резистора

Электрическая схемаВ элементах различных реально существующих электротехнических устройств происходят сложные процессы, связанные с протеканием токов смещения, токов проводимости, наведения ЭДС, выделения тепла, перераспределения и накопления энергии магнитного поля и электрического поля и прочее. Чтобы описать математически все эти процессы, используют схемы замещения электротехнических устройств, добавляя в них ёмкостные, индуктивные и резистивные элементы.

С помощью ёмкостного элемента в эквивалентной схеме замещения учитывают накопление в электрическом поле энергии и протекание токов смещения в реальном элементе цепи. С помощью индуктивного элемента учитывают накопление в магнитном поле энергии и наведение ЭДС. При помощи резистивного элемента в эквивалентной схеме учитывают выделение тепла.

Любой элемент реально существующей электрической цепи может быть представлен на эквивалентной схеме в виде нескольких идеальных элементов.

Эквивалентная схема замещения резистора

Постоянный резистор, используемый в схеме с низкими частотами может быть представлен в виде одного резистивного элемента R.

Низкочастотная эквивалентная схема замещения резистора

Эквивалентная схема того же самого резистора, работающего в схеме на высоких частотах, кроме резистивного элемента включает также индуктивность и ёмкость. С помощью паразитной ёмкости Cп учитывается ток смещения на зажимах элемента. С помощью паразитной индуктивности Lп учитывается сцепленный с резистором магнитный поток.

Высокочастотная эквивалентная схема замещения резистора

Эквивалентная схема замещения конденсатора

Конденсатор, который работает в схеме на низких частотах представляют, как один ёмкостной элемент C.

Низкочастотная эквивалентная схема замещения конденсатора

Конденсатор, который работает на высоких частотах в эквивалентной схеме представляется ёмкостным элементом, резистором и индуктивностью. С помощью резистора Rп учитывают потери тепла в диэлектрике конденсатора. Паразитной индуктивность Lп учитывается магнитный поток в подводящих контактах.

Высокочастотная эквивалентная схема замещения конденсатора

Эквивалентная схема замещения катушки индуктивности

Катушку индуктивности, работающую на низких частотах, представляют в виде индуктивного элемента L.

Низкочастотная эквивалентная схема замещения катушки индуктивности

Схема замещения катушки индуктивности, кроме индуктивного элемента, включает также резистор и ёмкость. Резистивный элемент Rп учитывает потери на выделение тепла в сердечнике и сопротивлении обмотки. При помощи паразитной ёмкости Cп учитываются токи смещения, существующие между витками катушки.

Высокочастотная эквивалентная схема замещения катушки индуктивности

В случае составления эквивалентной схемы для реальных элементов цепи в неё включают такие идеальные элементы, которые могут описать основные процессы, протекающие в этих реальных элементах. При этом второстепенными процессами, как правило, пренебрегают.

Представленную как совокупность идеализированных элементов схемы реальную электрическую цепь называют схемой замещения, эквивалентной схемой или эквивалентной схемой замещения.

Если ток и напряжение на всех элементах в реальной электрической цепи никак не зависят от координат в пространстве, то такую цепь называют цепью с сосредоточенными параметрами. Если же ток и напряжение зависят от координат в пространстве, то это цепь с распределёнными параметрами.

Процессы, которые происходят в цепи с сосредоточенными параметрами описывают при помощи дифференциальных или алгебраических уравнений. Процессы, происходящие в цепях с распределёнными параметрами, описывают с помощью уравнений в частных производных.

Расчётную модель реальной электрической цепи сопоставляют с экспериментальными данными. В случае больших расхождений модель необходимо будет уточнить.

Закладка Постоянная ссылка.