F I E K
Metodat për zgjidhjen e qarqeve elektrike
Nocionet themelore
• Dega e rrjetit (qarkut) elektrik (
d
) -
pjesa e rrjetit
nëpër të cilën rrjedh rryma e intenzitetit të njejtë.
• Nyja e rrjetit elektrik (
n
) -
pika ose vendi në rrjet ku
bashkohën tre ose më shumë degë të ndryshme.
•
Kontura e rrjetit elektrik
–
rruga e mbyllur e
çfardoshme (laku) të cilin e fitojmë gjatë rrugëtimit
nëpër degët e qarkut (rrjetit).
• Presupozimojmë:
janë të dhëna f e l dhe rezistencat e qarkut
- lypset caktuar rrymat e panjohura në degët e qarkut.
F I E K
Zbatimi I drejtpërdrejtë I ligjeve të Kirchhoffit
d
I
4-R
1I
5 ++
-R
4E
1R
5-
I
-II
++
I
1R
3+
-
-
+
c
a
-
+
b
+
-I
2R
2E
I
3E
2R
6III
3I
6-
+
• Numri I ekuacioneve të nëvojshëme
(
n=4
,
d=6
)
:
• n-1
=3: ekuacionet e rrymave sipas ligjit të I të Kirchhoffit• n=d-n+1
=3 ekuacionet e tensionit sipas ligjit të II KirchhoffitPsh.Qarku me 6 degë
F I E K
• Kahët e rrymave në nyje (degë) na duhët ti
parasupozojmë
● Rekomandim:
•rrymat të cilat hyjnë në nyje kanë parashenjen
pozitive, • rrymat të cilat dalin nga nyja kanë parashenjen negative
• Kahu i konturës poashtu
duhet
me u
parasupozuar
• tensioni e ka parashenjen pozitive, nëse gjatë rrugëtimit nëpër konturë kalojmë nëpër burim në kahun e tensionit pozitiv; në të kundërten e ka parashenjen negative,
• produkti I rezistencës dhe intenzitetit të rrymës (kundërtensioni) RI është pozitiv nëse “lëvizim” nëpër rezistorin e shqyrtuar në kahun e supozuar të rrymës, në të kundërten është me parashenjë negative.
F I E K QARQET ELEKTRIKE
Ekuacionet e nyjave- ekuacionet e rrymave (LIK):
a ...
-
I
1+
I
2+
I
6=
0
b ...
-
I
2-
I
3+
I
5=
0
c ...
I
3-
I
4-
I
6=
0
Ekuacionet e konturave - ekuacionet e tensioneve (LIIK)
I ...
E
2-
I R
2 2-
E
1-
I R
1 1-
I R
5 5=
0
II...
-
E
+
I R
+
I R
+
I R
=
0
3 3 3 5 5 4 4
III ...
E
3-
I R
6 6+
I R
2 2-
E
2-
I R
3=
0
• Në këtë shëmbëll duhët të zgjidhet sistemi me gjashtë (6)
ekuacione me po aq të panjohura
F I E K
Metodat e tensionit të nyjave
• Zbatimi direkt I ligjeve të
Kirchhoff-it
është jo
përherë i favorshëm -
duhët zgjidhur sistemi me
numer
ekuacionesh
sa ka edhe degë
ndërsa
metoda e tensioneve të nyjave (dhe metodat tjera)
kanë më pak ekuacione .
• Metoda e tensioneve të nyjave
mbështetet në këto
veprime:
• një nyje përzgjedhet si referente, me potencialin
0[V]
,• shtrohën ekuacionet për rrymat në nyjat tjera
• shtrohën ekuacionet e potencialeve për të gjitha degët dhe prej tyre shprehën rrymat ,
• shprehjet e fituara për rryma zëvendësohën në ekuacionet për rrymat në nyja .
F I E K
3
I
4
-R
1I
5 Qarku elektrik me katër nyjadhe me gjashtë degë
+
+
-R
4E
1R
5-
-+
+
I
1R
0
3+
-
-
+
1
-
+
2
+
-I
2R
2E
E
I
3 2R
6 3I
6- +
• Numëri I nëvojshëm I ekuacioneve - gjithësejtë
(n-1)
:
• n-1=3 ekuacione me ligjin e parë të Kirchhoff-it,
• d = 6 ekuacione të potencialeve për degë nga të cilat dalin shprehjet për rrymat.
F I E K QARQET ELEKTRIKE
Ekuacionet e nyjave – ekuacionet e rrymave:
1...
-
I
1+
I
2+
I
6=
0
-
I
-
I
+
I
=
0
2...
2 3 53...
I
1+
I
4-
I
5=
0
Ekuacionet e potencialeve: Rrymat:
j =
10
-
I R
6 6
I
= -j
G
6 1 6j =
20
-
E
3+
I R
3 3
I
== j
(
+
E )G
3 2 3 3j =
30
-
I R
4 4
I
= -j
G
4 3 4j == j +
1 2E
2-
I R
2 2
I
=
(
j - j +
E )G
2 2 1 2 2j == j +
E
+
I R
I
=
(
j -j -
E )G
1 3 1 1 1 1 1 3 1 1j == j -
I R
I
=
(
jj - j
)G
2 3 5 5 5 3 2 5 7F I E K
• Në vend të rezistencës…. shprehjet për përqueshmëri:
1
1
G
1=
G
=
R
1 2R
L
1
2G
=
6R
6• Fitohën 3 ekuacione me të panjohurat
j
1,
j
2dhe
j
3:
j
1(G
1+
G
2+
G )
6-j
2G
2-j
3G
1=
E G
1 1+
E G
2 2-j
1G
2+j
2(G
2+
G
3+
G )
5-j
3G
5= -
E G
2 2-
E G
3 3-j
1G
1-j
2G
5+j
3(G
1+
G
4+
G )
5= -
E G
1 1• Potencialët e fituara zëvendësohën në shprehjet për rrymë.
F I E K QARQET ELEKTRIKE
• Perdorim shenimet:
Shuma e përçueshmerive të
të gjitha degëve të lidhura për nyjen 1
G
=
G
+
G
+
G
11 1 2 6
G
12=
G
2 shuma e përqueshmerive në mes nyjave 1 dhe 2shuma e përqueshmerisë në mes nyjave 1 dhe 3
G
=
G
13 1
• Ngjajshëm I definojmë
G
21,
G
22,
G
23,
G
31,
G
32G
33-pason
sistemi I ekuacioneve :
j
1G
11-j
2G
12-j
3G
13=
E G
1 1+
E G
2 2-j
1G
21+j
2G
22-j
3G
23= -
E G
2 2-
E G
3 3-j
1G
31-j
2G
32+j
3G
33= -
E G
1 1F I E K QARQET ELEKTRIKE
• Përgjithësishtë
vlenë për nyjan e
k
-të
:
č č
j
kG
kk-
j
jG
jk=
E G
kj kjj=1 j=1
jk jk
G
-shuma e përçueshmerive e të gjitha degëve të kyçura në nyjenk
kk
G
kj - shuma e përqueshmerisë në mes nyjavek
dhej
E
kj - shuma e tensioneve në mes nyjave k dhe j• Forca elektrolëvizore
E
kjështë pozitive nëse
tensioni (fel) është I orientuar kah nyja, në të
kundërten është negative .
F I E K
Metoda e rrymave konturale
• Metoda e rrymave konturale
mbështetet në sa vijon:
• përzgjedhim konturat e pavarura (gjithësejt n),
• caktojmë kahun e rrymave të çdo konture - rekomandim: të merret në kahun e levizjës së akrepave të orës
• presupozojmë rrymën e “degës së pavarur” (dega e cila I takon vetëm asaj konture) në kahun e rrymës së konturës
• për çdo konturë shtrohët ekuacioni I tensionit
• zgjidhim sistemin prej n ekuacioneve me n të panjohura.
F I E K QARQET ELEKTRIKE
• Për
për konturën e
çfardoshme
k vlenë :
Rryma e konturës së k Shuma e të gjitha fel në konturën e k-të
n
I R
k kk-
I R
j kj=
E
kkj=1
shuma e rezistencave kufitare
jk
në mes konturave k & j
shuma e të gjitha rezistencave
brenda konturës k Rryma e cilesdo konturë j
• Forca elektrolëvizore
E
kkështë pozitive nëse
tensioni I saj është në kahun e orjentimit të konturës
në të kundërten është negative
d
I
d-R
1I
e ++
+R
4E
1R
5-
I
-1
I
-+
2I
aR
3+
-
-
+
c
a
-
+
b
+
-I
bR
2E
I
E
I
c 2R
6 3 3I
f- +
Rrymat e konturës: Rrymat e degëve:
I
1=
I
a
I
a=
I
1I
e=
I
1-
I
2
=
I
-
I
I
2=-
I
dI
d=-
I
2I
b 1 3
I
3=
I
fI
f=
I
3I
c=
I
3-
I
2 QARQET ELEKTRIKE F I E K• Ekuacionet e rrymave konturale
:
R
12R
13I (R
+
R
+
R )
-
I R
-
I R
= -
E
+
E
1 1 2 5 2 5 3 2 1 2R
11-
I R
1 5+
I (R
2 3+
R
4+
R )
5-
I R
3 3= -
E
3-
I R
1 2-
I R
2 3+
I (R
3 2+
R
3+
R )
6= -
E
2+
E
3 shuma e të gjitha rezis. shuma e të gjitha f e l brenda konturës 1 brenda konturës 1• Shënojmë:
I R
1 11-
I R
2 12-
I R
3 13= -
E
1+
E
2Rezistenca përbashkët Rezistenca përbashkët në mes
në mes konturave 1& 2 konturës 1 e 3
-
I R
1 21+
I R
2 22-
I R
3 23= -
E
3-
I R
1 31-
I R
2 32+
I R
3 33= -
E
2+
E
3 14
QARQET ELEKTRIKE F I E K
F I E K
Metoda e superponimit (sipërvendosjës)
• Metoda e superponimit – rryma e një dege është e barabartë
me shumën e të gjitha rrymave të veqanta që do ta mëkëmbnin në atë degë tensionet/ burimet e veqanta
•
Metoda e superponimit
mbështetet në sa vijonë:
• rrymën në një degë e logarisim ashtu që I lidhim në të shkurtër të gjitha burimet e tensionit përkatësisht shkëpusim ata rrymor pos një burimi;
• e logarisim rrymën në
atë degë nga ai burim
;
• e logarisim me rradhë rrymën në atë degë nga burimet tjera ;
• shuma e rrymave të veqanta është rryma në degën në vështrim • ecuria njejktë do të përseritet për çdo degë
• Metoda vlenë vetëm për raportet lineare në rrjet.
F I E K QARQET ELEKTRIKE
Detyrë:
I
1R
1R
3I
3Duhët caktuar rryma I2
I
2+
-nëpër rezistencën R2!
E
E
1
-
R
2+
2Hapi 1.: vepron vetëm tensioni E1!
E
2=
0
R
1R
3I
1'
I
3'E
1I
1'
=
R
2
R
3I
2'
R
+
+
1R
+
R
2 3E
1-
R
2R
3I '
2=
I '
1R
2+
R
3F I E K QARQET ELEKTRIKE
Hapi 2.: Vepron vetëm tensioni E2!
E
0
R
1R
3 1=
E
2I
3''
=
-
R
R
1 2E
R
+
R
2 2 3R
+
R
+
1 2I
2''
R
1I ''
2=
I ''
3I
1''
I
3''
R
+
R
1 2Hapi 3.: Rryma e tërë është e barabart me shumën e rrymave të veqanta!
I
2=
I '
2+(-
I ''
2) =
I '
2-
I ''
F I E K QARQET ELEKTRIKE
Burimi I tensionit dhe ai rrymor
•
Burimi ideal I tensionit
është
+
E
burim I tensionit konstant.
-•
Burimi ideal rrymor
është burimi I
I
cili vazhdimisht jep rrymë të njejtë.
• Burimin real të tensionit mund ta paraqesim me anën e
• burimin ideal të tensionit dhe rezistencën e brendshme • burimin ideal të rrymës dhe rezistencën paralele
F I E K QARQET ELEKTRIKE
Shndërrimi I burimit të tensionit në atë rrymor
+
+
+
I
I
0I
E
-
+
+
R
U
I
kR
0R
U
R
0-
-
-
-Burimi real I tensionit Burimi rrymor ekuivalent
Rezistenca e brendshme R0 perhera është paralel me
U
=
E
-
IR
Pjestojmë me R0 0 burimin rrymorE
U
E
I
=
-
=
I
k----
I
0I
k=
R
0R
0R
0 1F I E K QARQET ELEKTRIKE
Shndërrimi I burimit të rymës në atë të tensionit
+
+
I
0I
+
I
E
+
-
+
R
R
I
kR
0
U
U
-
R
0-
-
-Burimi real I rrymës Burimi ekuivalent i tensionit
Rezistenca e brendshme R0
është përhera në seri me
F I E K
Ekuivalentimi i më shumë
burimeve të tensionit
• Lidhja serike e më shumë burimeve të tensionit
zgjidhet
suksesivisht
dhe atë:
• burimi I tensioneve shndërrohët në burim ekuivalent të tensionit • rezistencat e brendshme zëvendësohën me një rezistenc.
n
• F e l ekuivalente për
n
burimet:
E
=
E
i i=1 n• Rezistenca ekuivalente e
R
=
R
0
0ibrendshme për
n
burimet:
i=1 QARQET ELEKTRIKEF I E K QARQET ELEKTRIKE
+
+
+I
I
E
1-
R
01
+
E
E
=
E
+
E
-
E
+
1 2 3-
+
E
2-
+
R
R
U
-
U
R
02-
R
0
-
R
=
R
+
R
+
R
0 01 02 03E
3 +
R
03
-
-Lidhja serike e 3 burimeve të tensionit
F I E K
• Lidhja paralele e më shumë burimeve të tensionit
zgjidhet hap-pas-hapi:
• burimet e tensionit paraqiten si burime rrymore, • rezistencat e brendshme paraqiten si perçueshmëri,
• për burimet rrymore caktohët burimi rrymor ekvivalent, ,
• burimi rrymor ekvivalent paraqiten si burim ekvivalent I tensionit,
• përçueshmeria e brendshme ekvivalente paraqitet si
rezistencë e brendshme ekvivalente.
F I E K
+
+ + +I
E
1-
E
2- E
3-
+
R
U
R
01R
03
-Lidhja paralele e tre burimeve të tensionit
+
I
+
G
U
I
k1G
01I
k2G
02I
k3G
03-
-Lidhja ekuivalente e tre burimeve të rrymës
QARQET ELEKTRIKE
F I E K
+
+
I
I = I + I - I +I
k k1 k 2 k3E
+
-
+
R
U
G
U
I
kG
0-
-
G = G +G +GR
0 0 01 02 03
-
-Burimi ekuivalen I rrymës Burimi ekuivalen I tensionit
• Në përgjithësi:
n Burimi ekuivalent I
tensionit Rezistenca e brendshm ekuivalente
I
k=
I
ki n i=1G
=
G
0
0iI
Rryma ekvivalente e n burimeve rrymore i=1E
k=
1
Përçueshmëria e brendshme ekvivalenteG
0R
0=
G
0F I E K
Burimi ekuivalent i më shumë
burimeve rrymore
• Lidhja serike e më shumë burimeve rrymore
zgjidhet
hap-pas-hapi:
• burimi rrymor shndërrohët në burim ekuvalent të tensionit,
• burimi ekuivalentni I tensionit ekuivalentohët me një burim të rrymës.
• Gjatë kësaj duhët
patur parasysh
kahët e rrymave:
• rrymat në një kah duhët marrë prasysh me një parashenjë • rrymat me orientim të kundërt kanë parashenjën e kundërt.
F I E K
+
+I
+
I
E
-
+
R
U
I
k1R
01
-
R
0
-
+
Burimi zëvëndësues I tensionitR
U
I
k2R
02
-
+
I
+
R
U
I
kI
k3R
03
R
0-
-
-
Lidhja serike e 3 burimeve të rrymës Burimi zëvëndësues I rrymës QARQET ELEKTRIKE
F I E K QARQET ELEKTRIKE
• Forca elektrolëvizore ekuivalente:
E
=
I R
k1 01+
I R
k 2 02-
I R
k 3 03• Rezistenca e brendshme ekuivalente:
R
0=
R
01+
R
02+
R
03• Përgjithësishtë:
n n
E
=
I
kiR
0iR
0=
R
0ii=1 i=1
• Burimi ekuivalent I rrymës:
E
I
k=
R
F I E K
•
Lidhja paralele e më shumë burimeve rrymore
zgjidhet hap-pas-hapi:
• të gjitha burimet e rrymës spostohën në një anë të rrjetit ndërsa përqueshmërit në anën tjetër
• rryma e burimit ekuivalent rrymor është e barabart me shumën e rrymave të të gjitha burimeve,
• përqueshmëria ekuivalente e brendshme është e barabartë me shumën e përqueshmërive të të gjitha burimeve.
F I E K QARQET ELEKTRIKE
+
I
+
G
U
I
k1G
01I
k2G
02I
k3G
03-
-Lidhja paralele e 3 burimeve rrymore
+
I
+
G
U
I
k1I
k2I
k3G
01G
02G
03-
F I E K
+
I
I
k=
I
k1-
I
k 2+
I
k 3+
G
I
kG
0U
-
G
0=
G
01+
G
02+
G
03
-Burimi rrymor I zëvendësuar
n
I
=
I
• Burimi ekuivalent rrymor për
k
kii=1
n
burime rrymore
n
• Përqueshmëria ekuivalente e
G
=
G
0
0ipërqueshmërive të brendshme
i=1F I E K
Teorema e Thevenenit
Rryma I nëpër një rezistencë R në një rrjet linear mundet të caktohët ashtu që pjesa tjetër e rrjetit të zëvendësohët /shikuar nga pikat e skajshme të atij rezistori/ me një burim tensioni ET dhe rezistencë RT .
Ecuria:
• nga skema e dhënë duhët menjanuar rezistenca R ashtu që skajet e lidhjes të mbesin të hapura
• tensioni ET është tensioni I punës boshe në skajet e hapura,
• rezistenca RT është rezistenca e pjesës tjetër të rrjetit,
shikuar nga skajet e hapura, kur R është menjanuar, të gjitha f e l të rrjetit lidhen shkurtër ( rezistencat e brendshme duhët mbetur), ndërsa burimet rrymore hapen
F I E K
a
+I
E
1-
+
R
R
2R
1-R
3b
Qarku i dhënë elektrikI
+E
T-
+
R
-R
Tb
Burimi ekuivalent i Thevenenit
F I E K
a
+
+
E
1-
E
=
R
2 abR
1
R
3
-b
Tensioni në pikat e skajshme të rezistencës (pa R))
• Tensioni I Thevenenit:
E
1=
R
E
T 2R
+
R
1 2U
QARQET ELEKTRIKEF I E K
a
R
R
2 TR
1
R
3
b
Rezistenca e Thevenenit në skajet e hapura (pa R )
• Rezistenca e Thevenenit:
R
1
R
2=
+
R
R
T 3R
1+
R
2 QARQET ELEKTRIKEF I E K
a
I
+E
T-
+
R
Burimi ekuivalent iThevenenit-R
Tb
• Rryma nëpër rezistor:
E
TI
=
R
T+
R
QARQET ELEKTRIKEF I E K
Teorema e Nortonit
Rryma I nëpër rezistencën R të një rrjeti linear mundet të caktohët ashtu që pjesa tjetër e rrjetit të ekuivalentohët me /shikuar nga skajet e atij rezistori/ burimin rrymor IN
dhe rezistencen e brendshme paralele RT .
Ecuria:
• nga skema e dhënë duhët larguar rezistenca R dhe duhët lidhur shkurtër skajet për të cilat ka qenë e lidhur,
• rryma IN është rryma nëpër pikat e lidhura shkurtër
• rezistenca RT është rezistenca e Thevenenit – rezistenca e
tërë pjesës tjetër të rrjetit /shikuar nga pikat e skajshme kur është larguar rezistenca R /, e të gjitha rezistencat e
brendshme të f e l të rrjetit mbesin e burimet hapën
F I E K
a
+I
E
1-
+
R
R
R
2 1-R
3b
a
Rrjeti elektrik i dhënë+
I
+
U
I
NR
TR
-
-b
Burimi rrymor ekuivalent I Nortonit QARQET ELEKTRIKE
F I E K
a
+E
1-R
2I
NR
1R
3b
Rryma e Nortonit nëpër lidhjen e shkurtër (pa rezistencën R))
• Rryma e Nortonit:
E
1R
2=
I
NR
R
R
+
R
2 3 2 3R
1+
R
2+
R
3 39 QARQET ELEKTRIKEF I E K
a
R
R
2 TR
1
R
3
b
Rezistenca e Nortonit (e Thevenenit ) në skajet e hapura (pa rezistencën R))
• Rezistenca e Nortonit :
R
1
R
2R
N=
R
T=
+
R
3R
1+
R
2F I E K
+
I
U
Burimi rrymor I NortonitI
NR
TR
+
-
-• Rryma nëpër rezistencë:
R
TI
=
I
NR
T+
R
QARQET ELEKTRIKEF I E K
Teorema e Millmanit
Në rastin e degëve të lidhura në paralel me vetëm dy nyja
a e b, mundemi me e caktuar tensionin në mes këtyre dy nyjave dhe permes këti tensioni caktojmë rrymat në degët.
• Tensioni në mes nyjave:
n
E G
j jE
- shuma e f e l të degës j-të j j=1U
ab=
nG
j - Përçueshmëria e degës j-tëG
j j=1• Rryma e degës
j
:
I
=
(E
-
U )
G
j j ab j QARQET ELEKTRIKEF I E K
a
-+
+ + +
E
1- E
2I
4 Lidhja paralele e 4 degëve- E
3
U
R
4 abR
1R
2R
3
I
1-b
E G
1 1+
E G
2 2-
E G
3 3• Tensioni në mes nyjave:
U
ab=
G
1+
G
2+
G
3+
G
4• Rryma në degën e parë:
I
1=
(E
1-
U )
ab
G
1• Rryma në degën e katërt:
I
4=
(
-
U )
ab
G
4• Rryma e degës së katërt ka parashenjën negative –
rrjedh
në kahun e kundërt nga e parasupozuar!
F I E K
Transfigurimi i yllit dhe i trekëndshit
• Në skemat elektrike rezistencat munden të jetë të
lidhura ashtu që
rezistenca e tërësishme
nuk
mundet të caktohët thjesht
• Kombinimet e tilla duhët të
transfigurohën
.
• Me transformime nuk lejohët të ndryshojnë
as
rrymat, e as tensioni në pjesën tjetër të qarkut/rrjetit.
• Transfigurimet më të shpeshta janë ato të
lidhjeve
të rezistencave
trekëndëshe në yll dhe lidhjes yll
në atë trekendësh.
F I E K QARQET ELEKTRIKE
Transfigurimi i trekëndshit në yll
R
31
R
122
R
=
1R
+
R
+
R
12 23 31R
12
R
23R
2R
=
R
12R
23 2R
12+
R
23+
R
31R
1R
3R
R
23 310
R
=
3R
+
R
+
R
12 23 313
1
R
13F I E K QARQET ELEKTRIKE
Transfigurimi i yllit në trekëndësh