Схемы замещения реальных электротехнических устройств.

В элементах реальных электротехнических устройств (электрических цепях) происходят достаточно сложные процессы протекания токов проводимости, токов смещения, выделения тепловой энергии, наведения ЭДС, накопления и перераспределения энергии электрического и магнитного полей и т. п. Для того чтобы можно было математически описать эти процессы, в теории цепей пользуются расчетными схемами (схемами замещения), вводя в них резистивные, индуктивные и емкостные элементы.

С помощью резистивного элемента учитывают выделение теплоты в реальном элементе; с помощью индуктивного элемента — наведение ЭДС и накопление энергии в магнитном поле; с помощью емкостного элемента — протекание токов смещения и накопление энергии в электрическом поле.

Каждый элемент реальной электрической цепи на схеме замещения можно представить той или иной совокупностью идеализированных схемных

элементов.

Так, резистор для низких частот можно представить одним резистивным элементом R (рис. а). Для высоких частот тот же резистор должен быть представлен уже иной схемой (рис. б). В ней малая паразитная) индуктивность Ln учитывает магнитный поток, сцепленный с резистором, а малая паразитная емкость Сп учитывает протекание тока смещения между зажимами резистора.

Конденсатор на низких частотах замещают одним емкостным элементом (рис. в), а на высоких частотах конденсатор представляют схемой, где резистор Rn учитывает потери в неидеальном диэлектрике конденсатора, a Ln — паразитная индуктивность подводящих контактов (рис. г).

Индуктивную катушку в первом приближении можно представить одним индуктивным элементом L (рис. д). Более полная схема замещения может быть представлена на рис. г). В ней Rn учитывает тепловые потери в сопротивлении обмотки и в сердечнике, на котором она намотана, а паразитная емкость Сп учитывает токи смещения между витками катушки.

Обобщенно можно сказать, что при составлении схемы замещения реальных элементов цепи и цепи в целом в нее входят те идеализированные схемные элементы, с помощью которых описываются основные процессы в реальных элементах цепи, а процессами, являющимися относительно второстепенными в этих элементах для рассматриваемой полосы частот и амплитуд воздействий, обычно пренебрегают.

Реальную электрическую цепь, представленную в виде совокупности идеализированных схемных элементов, в дальнейшем будем называть схемой замещения электрической цепи или, короче, схемой электрической цепи.

Если можно считать, что напряжение и ток на всех элементах реальной

цепи не зависят от пространственных координат, то такую цепь называют цепью с сосредоточенными параметрами, если зависят —цепью с распределенными параметрами.

Процессы в цепи с сосредоточенными параметрами описывают алгебраическими или обыкновенными дифференциальными уравнениями; процессы в цепях с распределенными параметрами описывают уравнениями в частных производных. Дальнейшее подразделение типов цепей будет дано по ходу изложения. Соответствие расчетной модели реальной электрической

цепи проверяют, сопоставляя расчет с экспериментом. Если расчетные данные недостаточно сходятся с экспериментом, модель уточняют.