Лекція 1. Загальні поняття та визначення в електротехніці

Розглянуті вище елементи пасивних електричних кіл є ідеалізованими математичними моделями відповідних реальних елементів. На відміну від ідеальних реальні елементи електричних кіл є складними структурами, які (знову ж таки з визначеними припущеннями) можна подати як сукупність відповідним чином пов’язаних ідеалізованих елементів. Такі структури з визначеною точністю відображають фізичні процеси, що відбуваються у реальних елементах, заміщують реальні елементи під час виконання необхідних розрахунків. Схеми таких структур зазвичай звуться схемами заміщення або еквівалентними схемами заміщення (ЕСЗ).

Зазначимо, що один і той же реальний елемент може мати декілька (взагалі кажучи, необмежену кількість) схем заміщення різної складності, що визначається точністю, якої необхідно досягти в процесі розрахунків під час розв’язання відповідної задачі.

На рис. 1.17 – 1.19 наведені ЕСЗ реальних елементів електричного кола, де «паразитні» параметри елементів помічені індексом (_s).

Рис. 1.17. Еквівалентна схема заміщення реального резистора

Величини вказаних паразитних параметрів суттєво пов’язані з конструкційним виконанням реального елемента, а отже для побудови ЕСЗ необхідне детальне дослідження елемента саме такого конструкційного виконання, яке використовуватиметься в даному електричному колі.

На рис. 1.17 наведена схема заміщення реального резистора.

«Паразитними» параметрами в даному випадку є індуктивність L_s виводів та резистивної структури елемента, а також ємність C_s, яка переважно утворюється елементами з’єднання виводів елемента з його резистивною структурою.

На рис. 1.18 наведена ЕСЗ реальної котушки індуктивності.

Рис. 1.18. Еквівалентна схема заміщення реальної котушки індуктивності

В даному випадку «паразитні» параметри відображають активні втрати енергії (активний опір R_s) в проводах котушки, та інших елементах (за умови, звичайно, їх наявності) таких, як наприклад каркас, на якому виконана обмотка, осердя тощо, а також здатність накопичувати енергію електричного поля (ємнісний елемент C_s) між окремими витками котушки, між її виводами тощо.

На рис. 1.19 наведена ЕСЗ реального конденсатора.

В даному випадку «паразитні» параметри відображають активні втрати енергії (активна провідність G_s) в виводах конденсатора, його обкладинках та в середовищі, що заповнює проміжок між обкладинками, а також здатність накопичувати енергію магнітного поля (індуктивний елемент L_s) перш за все навколо виводів.

Рис. 1.19. Еквівалентна схема заміщення реального конденсатора

Аналогічно за допомогою ідеальних джерел та відповідних пасивних елементів можна відобразити властивості реальних джерел.

Падіння напруги при зростанні струму у джерелі напруги враховується послідовно ввімкненим резистивним елементом (активним опором), а зменшення струму зі зростанням напруги на затискачах джерела струму враховується ввімкненням паралельної активної провідності. Звичайно, вольт-амперні характеристики таких джерел живлення відрізнятимуться від вольт-амперних характеристик ідеальних джерел струму та напруги.