Согласованный режим работы электрической цепи

Характеристика электрических сетей

Совокупность объектов и устройств, обеспечивающих постоянный и непрерывный путь для движения электрического тока можно назвать электрической цепью.

Напряжение и сила тока — это неотъемлемые элементы каждой электрической цепи. Такие явления, наряду с прочими магнитными и электрическими явлениями, изучает наука, называемая электротехникой. Еще одной целью этой науки является поиск возможности практических применений, а не только теоретического изучения.

Если учесть, что в электрической цепи имеются разные элементы, то можно сказать, что существует несколько режимов работы цепи. Эти элементы подразделены на три основных вида — это источники энергии, проводники и приёмники, т.е.

первые элементы служат для выработки электроэнергии, приёмники преобразуют электроэнергию в другие ее виды, а проводники передают энергию от источников к приёмникам.

Все элементы цепи — источники тока, проводники и приёмники — это устройства, без которых невозможно существование электрической цепи. При отсутствии одного из этих элементов работа цепи просто невозможна.

В зависимости от того какое строение и какие элементы в цепи содержатся, все электрические цепи бывают линейные и нелинейные. При этом каждую цепь можно изобразить в схеме, что позволяет сделать работу с цепями более удобной.

Три режима работы электрических цепей

Как уже говорилось выше, электрическая цепь несет в себе сложнейшую структуру и имеет в составе множество различных элементов и разветвлённостей. К тому же в цепях действуют определенные законы, а для того, чтобы охарактеризовать цепь используют такие понятия как ток, сопротивление, электродвижущая сила и т.д. Все это способствует тому, что цепь может работать в разных режимах.

Выделяют три режима работы цепи:

  • короткого замыкания
  • нагрузочный режим (согласованный)
  • режим холостого хода.

Основное отличие между этими режимами — это уровень нагрузки на электрическую цепь.

Стоит отметить, что электрическая цепь имеет еще один режим работы, называемый номинальным. При таком режиме все элементы цепи работают по оптимальным для них условиям.

Эти условия указываются в паспортных данных заводом-изготовителем.

Согласованный (нагрузочный) режим работы

Любой приемник, подключенный к источнику электроэнергии в цепи, обладает определенным сопротивлением. Наглядным примером такого приёмника может быть электрическая лампочка. При наличии напряжения начинает действовать закон Ома.

При этом электродвижущая сила источника тока складывается из суммы напряжения на внешних участках цепи и внутреннего сопротивления источника. Когда падает напряжение внешней цепи, это оказывает влияние на изменении напряжения на зажимах источника.

А само падение напряжения зависит от сопротивления и силы тока. Иными словами, согласованный (нагрузочный) режим работы электрической цепи — это процесс передачи нагрузки, при котором мощность превышает номинальные показатели.

Но использование такого режима нерационально, ведь при длительном превышении установленных заводом значений, приборы могут попросту прийти в негодность.

Режим работы холостого хода

В таком режиме работы электрическая цепь находится в незамкнутом состоянии. Попросту говоря, в цепи отсутствует электрический ток, следовательно, каждый элемент цепи не подключен к источнику тока.

При таком положении падение напряжения во внутренней цепи равно нулю, а ЭДС источника равно напряжению на зажимах источника питания.

Иными словами, при режиме холостого хода в цепи, не подключенной к электрическому току, отсутствует сопротивление нагрузки.

Режим короткого замыкания

Это тот режим работы, который смело можно назвать аварийным, т.к. обеспечение нормальной работы цепи при таком режиме становится невозможным, ведь ток короткого замыкания показывает высокие значения, которые превышают номинальные в несколько раз.

Короткое замыкание появляется, когда происходит соединение двух разных точек электрической цепи, у которых отличается разница потенциалов. При таком положении цепи нарушается ее нормальная работа. При режиме короткого замыкания зажимы в источнике питания замыкаются проводником, сопротивление у которого равняется нулю.

Зачастую такой режим возникает в тот момент, когда соединяются два провода, связывающие между собой источник питания и приёмник цепи. Их сопротивление, в основном, ничтожно мало, поэтому его можно приравнять к нулю. Из-за отсутствия сопротивления при режиме короткого замыкания ток превышает номинальные показатели в несколько раз.

За счет этого источники питания и приёмники электрической цепи могут прийти в негодность. В ряде случаев это может возникнуть при неправильном обращении с электрическим оборудованием обслуживающего его персонала.

При любых вопросах Вы можете обратится в нашу компанию за консультацией!

Источник: https://as-system.ru/stati/kharakteristika-elektricheskikh-setej

1.6. Режимы работы электрических цепей

1.6. Режимы работы электрических цепей.

Как указывалось выше, любая электрическая цепь состоит из источников и нагрузок (приемников).

При включении различного количества приемников с изменением их параметров будут изменяться напряжения, токи и мощности в электрической цепи, от значений которых зависит режим работы цепи и ее элементов.

Наиболее характерными являются следующие режимы: номинальный, согласованный, холостого хода и короткого замыкания.

 Номинальным называется режим, при котором приемник работает со значениями тока, напряжения и мощности, на которые он рассчитан и которые называются его номинальными (или техническими) данными.

Номинальные мощности и токи многих элементов электрических цепей (двигателей, генераторов, резисторов и др.) устанавливаются, исходя из нагревания их до наибольшей допускаемой температуры.

Номинальные данные указываются в справочной литературе, технической документации или на самом элементе.

С учетом номинальных напряжений и токов источников и приемников производится выбор проводов и других элементов электрических цепей.

 Согласованным называется режим, при котором мощность, отдаваемая источником или потребляемая приемником, достигает максимального значения. Это возможно при определенном соотношении (согласовании) параметров электрической цепи, откуда и вытекает название данного режима.

 Под режимом холостого хода понимается такой режим, при котором приемник отключен от источника. При этом источник не отдает энергию во внешнюю цепь, а приемник не потребляет ее.

Режимом короткого замыкания называется режим, возникающий присоединении между собой выводов источника, приемника или соединительных проводов, а также иных элементов электрической цепи, между которыми имеется напряжение.

При этом сопротивление в месте соединения оказывается практически равным нулю.

При коротких замыканиях могут возникать недопустимо большие токи, электрическая дуга, возможно резкое снижение напряжения, поэтому режим короткого замыкания рассматривают, как аварийный.

Энергетические установки работают чаще всего в режиме, при котором токи и мощности не превышают номинальных значений, а напряжения близки к номинальным.

Рассмотрим простейшую неразветвленную цепь (рис. 1.14, а). В этой цепи участок  amb представляет собой простейший пассивный двухполюсник, являющийся приемником, участок  anb — простейший активный двухполюсник, являющийся источником.

Для рассматриваемой цепи по второму закону Кирхгофа можно написать:

                             (1.16)

Формула для определения соотношения между напряжением  U и э.д.с. источника  E, полученная из (1.16),

                                           (1.17)

называется внешней характеристикой источника, которая связывает напряжения на зажимах  источника с величиной тока через источник        (рис. 1.14б).

Очевидно, что напряжение на зажимах источника  U тем больше, чем меньше его внутреннее сопротивление при одном и том же токе через источник.

В идеальном источнике напряжения r0=0, U=E во всем диапазоне изменения тока (рис. 1.14, б кривая 2).

Если умножить (1.16) на ток I , то получим соотношение между мощностями

                                   (1.18)

Произведение EI представляет собой мощность, вырабатываемую источником. Правая часть (1.

18) содержит потери мощности во внутреннем сопротивлении источника  I2r, и мощность, потребляемую приемником I2r.

Если из вырабатываемой мощности вычесть потери мощности во внутреннем сопротивлении источника, получим мощность UI, отдаваемую источником во внешнюю цепь

                                 (1.19)

Мощность, отдаваемая источником в данной цепи, равна мощности, потребляемой приемником

                                       (1.20)

Вырабатываемая источником мощность определяется произведением:

(1.21)

причем положительные направления  э.д.с. и тока совпадают. Отдаваемая им мощность:

(1.22)

где направления напряжения и тока противоположны, а мощность, потребляемая приемником  определяется произведением:

(1.23)

где положительные направления тока и напряжения совпадают. Такие взаимные направления тока и э.д.с., а также тока и напряжения характерны для источников и приемников в любых электрических цепях (рис. 1.15 а,б).

Отношение мощности, отдаваемой источником, к вырабатываемой им мощности  называется                                                                                      

коэффициентом полезного действия (КПД)

источника

Рис  1.15

                                                                 (1.24)

Пользуясь полученными соотношениями, установим, как будут меняться значения тока, напряжения, мощности при изменении сопротивления r, т.е. в различных режимах работы источника. При отключении источника с помощью выключателя В (рис. 1.

14а) электрическая цепь будет работать в режиме холостого хода. В этом случае следует считать r равным бесконечности, при этом I=E/(r+ r0)=0.

Вследствие чего оказываются равными нулю падение напряжения Ir0, потери мощности I2rи мощности EI и UI. Т.к. Ir0=0, то согласно (1.17)  U=Ux=E.

Читайте также:  Жидкие диэлектрики

Уменьшение сопротивления r приводит к увеличению тока I, падения напряжения Ir0, мощности EI. Напряжение U при этом уменьшается. О характере изменения мощности приемника можно судить, анализируя выражение

                       (1.25)

Зависимость

представлена на рис. 1.16.

Уменьшение сопротивления r , а значит увеличение тока Iприводит к возрастанию Рпотр и при r=r Рпотр =Рmax , что соответствует режиму согласованной нагрузки. В согласованном режиме U=0.5E, Рпотр=0.5, Рвыр, η=0.5. Дальнейшее уменьшение r приводит к уменьшению Рпотр.

Для номинального режима работы характерно следующее соотношение сопротивлений r >> r0, что обеспечивает поступление основной части вырабатываемой мощности к приемнику. При этом  к.п.д. принимает значения, близкие к 1 , Uном=Iномr>>Iномr и согласно (1.17) U близко к E.

В режиме короткого замыкания r=0 и ток короткого замыкания оказывается намного больше номинального тока: Iк=E/r>>Iном

При коротком замыкании U=IKr=0, Рпотр=UIK=0. Мощность Рвыр=EIKзначительно возрастает и преобразуется в теплоту в сопротивлении r0. Последнее может привести с выходу из строя изоляции и даже к перегоранию проводов.

На внешней характеристике источника рис.1.14, б, которая подчиняется уравнению (1.

17) и представляет собой прямую при E=const и ro=const, указаны точки, соответствующие режимам холостого хода, короткого замыкания и номинальному режиму работы источника.

Здесь же приведена внешняя характеристика идеального источника э.д.с. (кривая 2 на рис. 1.14, б),для которого r=0,U=E=const.

Источник: https://studizba.com/lectures/73-fizika/1083-elektrotehnika/19949-16-rezhimy-raboty-elektricheskih-cepey.html

Режимы работы электрических цепей

Установившийся режим – это такое функционирование электрической цепи, при котором остаются неизменными и параметры, и электрические величины (токи, напряжения, потенциалы), определяющие устойчивое, установившееся равновесие цепи как электроэнергетической системы.

В рамках установившихся режимов особо выделяют номинальный режим, когда цепь работает при величинах токов, напряжений и мощностей, на которые рассчитана (спроектирована) работа цепи.

Как правило, это совпадает с номинальным режимом работы каждого элемента (приемника) электрической цепи. Это – наиболее экономичный и эффективный режим работы.

Показатели номинальных режимов работы приемников электрической энергии (ток, напряжение, частота, мощность, коэффициент мощности) указываются в паспортах каждого электротехнического устройства.

Рабочим называется такой режим, в рамках которого фактически работает электротехническое устройство (электрическая цепь). Безопасно допустимые отклонения рабочего режима от номинального обычно указываются в паспортах приемников электрической энергии или в проектных документах электрической цепи.

Переходный режим (переходной процесс) возникает при плановом или аварийном переходе работы цепи (изделия, устройства) от одного установившегося режима к другому.

Режим холостого хода возникают в случае, когда электрическая цепь (электротехническое устройство) подключена к источнику питания, но ток в ней (или в рабочем элементе) по тем или иным причинам отсутствует.

Например, под холостым ходом трансформатора понимают ситуацию, когда первичная обмотка подключена к сети (следовательно, в ней имеет место ток), но вторичная обмотка обесточена.

Как правило, работа электротехнического устройства (системы) на холостом ходу сопряжена с бессмысленной потерей энергии, и ее следует избегать.

Режим короткого замыкания цепи или отдельного участка ее возникает, когда при наличии напряжения происходит перемыкание зажимов цепи (отдельного участка) проводником, не обладающим (имеющим исчезающе малое значение) сопротивлением. Отсюда – «короткое» замыкание.

Как правило, несанкционированное короткое замыкание приводит к тому, что напряжение между замкнутыми накоротко зажимами становится равным нулю, но ток возрастает до чрезвычайно опасных значений. Это – тяжелая аварийная ситуация.

Согласованным режимом работы цепи называют такой, когда внутренне сопротивление источника, питающего цепь (при одном источнике электрической энергии) оказывается равным входному сопротивлению цепи (приемника электрической энергии).

При этом во внешней цепи имеет место максимально возможная при данном источнике мощность, но коэффициент полезного действия цепи составляет всего h = 0,5. Электрическая цепь по отношению к источнику представляется в виде двухполюсника.

Дата добавления: 2018-03-20; просмотров: 69;

Источник: http://znatock.org/s5985t1.html

Режимы работы электрической цепи

Для электрической цепи наиболее характерными являются ре­жимы нагрузочный, холостого хода и короткого замыкания.

Нагрузочный режим(рис. 19, а). Рассмотрим работу электри­ческой цепи при подключении к источнику какого-либо приемника с сопротивлением /? (резистора, электрической лампы и т. п.).

На основании закона Ома э. д. с. источника равна сумме напря-

Эта формула показывает, что э. д. с. источника больше напря­жения на его зажимах на значение падения напряжения внутри источника. Падение напряжения //?о внутри источника зависит от тока в цепи / (тока насрузки), который определяется сопротив­лением /? приемника. Чем больше будет ток нагрузки, тем меньше напряжение на зажимах источника:

Падение напряжения в источнике зависит также и от внутрен­него сопротивления /?о- Согласно уравнению (13') зависимость напряжения (У„ от тока / изображается прямой линией (рис. 20). Эту зависимость называют внешней характеристикой источника.

Из всех возможных нагрузочных режимов наиболее важным яв­ляется номинальный. Номинальным называется режим работы, установленный заводом-изготовителем для данного электротехниче­ского устройства в соответствии с предъявляемыми к нему техни­ческими требованиями.

Он характеризуется номинальными напряже­нием, током (точка Н на рис. 20) и мощностью. Эти величины обычно указывают в паспорте данного устройства.

От номиналь­ного напряжения зависит качество электрической изоляции электро­технических установок, а от номинального тока — температура их нагрева, которая определяет площадь поперечного сечения провод­ников, теплостойкость применяемой изоляции и интенсивность охлаждения установки. Превышение номинального тока в течение длительного времени может привести к выходу из строя установки.

Режим холостого хода(рис. 19, б). При этом режиме присое­диненная к источнику электрическая цепь разомкнута, т. е. тока в цепи нет. В этом случае внутреннее падение напряжения Шо будет равно нулю и формула (13) примет вид

Таким образом, в режиме холостого хода напряжение на зажи­мах источника электрической энергии равно его э. д. с. (точка X на рис. 20). Это обстоятельство можно использовать для измере­ния э. д. с. источников электро­энергии.

Рис. 20. Внешняя характеристика ис­точника

Режим короткого замыкания(рис. 21). Коротким замыканием (к. з.) называют такой режим ра­боты источника, когда его зажи­мы замкнуты проводником, сопро­тивление которого можно считать равным нулю. Практически к. з. возникает при соединении друг с другом проводов, связывающих источник с приемником, так как эти провода имеют обычно незна-

чительное сопротивление и его можно принять равным нулю. К. з. может происходить в результате неправильных действий персо­нала, обслуживающего электротехнические установки (рис. 22, о), или при повреждении изоляции проводов (рис.

22,6, в); в послед­нем случае эти провода могут соединяться через землю, имеющую весьма малое сопротивление, или через окружающие металличе­ские детали (корпуса электрических машин и аппаратов, элементы кузова локомотива и пр.).

При коротком замыкании ток

Ввиду того что внутреннее сопротивление источника Но обычно очень мало, проходящий через него ток возрастает до весьма боль­ших значений. Напряжение же в месте к. з. становится равным нулю (точка К на рис. 20), т. е. электрическая энергия на участок электрической цепи, расположенный за местом к. з., поступать не будет.

Короткое замыкание является аварийным режимом, так как возникающий при этом большой ток может привести в негодность как сам источник, так и включенные в цепь приборы, аппараты и провода. Лишь для некоторых специальных генераторов, например сварочных, короткое замыкание не представляет опасности и явля­ется рабочим режимом.

В электрической цепи ток проходит всегда от точек цепи, нахо­дящихся под большим потенциалом, к точкам, находящимся под меньшим потенциалом.

Если какая-либо точка цепи соединена с зем­лей [для цепей электроподвижного состава (э. п. с.

) — с рельсами], то потенциал ее принимается равным нулю; в этом случае потенциалы всех других точек цепи будут равны напряжениям, дейст­вующим между этими точками и землей.

По мере приближения к за­земленной точке уменьшаются потенциалы различных точек цепи, т. е. напряжения, действующие между этими точками и землей.

По этой причине обмотки воз­буждения тяговых двигателей и вспомогательных машин, в кото­рых при резких изменениях тока могут возникать большие пере­напряжения, стараются включать в силовую цепь ближе к «земле (за обмоткой якоря).

В этом слу­чае на изоляцию этих обмоток будет действовать меньшее напря­жение, чем если бы они были вклю­чены ближе к контактной сети

на электровозах постоянного тока или к незаземленному полюсу выпрямительной установки на электровозах переменного тока (т. е. находились бы под более высоким потенциалом).

Точно также точки электрической цепи, находящиеся под более высо­ким потенциалом, являются более опасными для человека, сопри­касающегося с токоведущими частями электрических установок.

Читайте также:  Прозвонка и подключение кабеля к оборудованию

При этом он попадает под более высокое напряжение по отно­шению к земле.

Следует отметить, что при заземлении одной точки электрической цепи распределение токов в ней не изменяется, так как при этом не образуется никаких новых ветвей, по которым могли бы протекать токи. Если заземлить две (или больше) точки цепи, имеющие разные потенциалы, то через землю образуются дополнительная» токопроводящая ветвь (или ветви) и распределение тока в цепи меняется.

Следовательно, нарушение или пробой изоляции электри­ческой установки, одна из точек которой заземлена, создает контур, по которому проходит ток, представляющий собой, по сути дела, ток короткого замыкания. То же происходит в незаземленной электрической установке при замыкании на землю двух ее точек.

При разрыве электрической цепи все ее точки до места разрыва оказываются под одним и тем же потенциалом.

Законы Кирхгофа

Закон Ома устанавливает зависимость между силой тока, напря­жением и сопротивлением для простейшей электрической цепи, представляющей собой один замкнутый контур.

В практике встре­чаются более сложные (разветвленные) электрические цепи, в которых имеются несколько замкнутых контуров и несколько узлов, к которым сходятся токи, проходящие по отдельным ветвям.

Значе­ния токов и напряжений для таких цепей можно находить при помощи законов Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофаустанавливает зависимость между то­ками для узлов электрической цепи, к которым подходит несколько ветвей. Согласно этому закону алгебраическая сумма токов ветвей, сходящихся в узле электрической цепи, равна нулю:

При этом токи, направленные к узлу, берут с одним знаком (например, положительным), а токи, направленные от узла,— с про­тивоположным знаком (отрицательным). Например, для узла А (рис. 23, а)

Преобразуя это уравнение, получим, что сумма токов, направ­ленных к узлу электрической цепи, равна сумме токов, направленных от этого узла:

В данном случае имеет место полная аналогия с распределением потоков воды в соединенных друг с другом трубопроводах (рис. 23, б).

Второй закон Кирхгофаустанавливает зависимость между э. д. с. и напряжением в замкнутой электрической цепи. Согласно этому закону во всяком замкнутом контуре алгебраическая сумма э. д. с. равна алгебраической сумме падений напряжения на сопротивле­ниях, входящих в этот контур:

При составлении формул, характеризующих второй закон Кирх­гофа, значения э. д. с. Е и падений напряжений //? считают поло­жительными, если направления э. д. с.

и токов на соответствующих участках контура совпадают с произвольно выбранным направле­нием обхода контура. Если же направления э. д. с.

и токов на соответствующих участках контура противоположны выбранному направлению обхода, то такие э. д. с. и падения напряжения считают отрицательными.

Рассмотрим в качестве примера электрическую цепь, в которой имеются два источника с электродвижущими силами Е и Е2 34

При этом э. д. с. Е и ток / совпадают с выбранным направ­лением обхода контура и считаются положительными, а э. д. с. Е%, противоположная этому направлению, считается отрицательной.

Если в электрической цепи э. д. с. источников электрической энергии при обходе соответствующего контура направлены навстре­чу друг другу (см. рис. 24, а), то такое включение называют встречным. В этом случае на основании второго закона Кирхгофа

ток1 = (Е1-Ег)/(Я1+Яг + Ко1+Яог).

Встречное направление э. д. с. имеет место, например, на э. п. с. при включении электродвигателей постоянного тока (их можно рассматривать как некоторые источники э. д. с.) в две параллельные группы (см. § 36), а также при параллельном включении аккуму­ляторов в батарее (см. § 45).

Если же э. д. с. источников электрической энергии имеют по кон­туру одинаковое направление (рис. 24, б), то такое включение назы­вают согласным и ток / = (^1 +^2)/(^1 +/?2 + ^01 + /?02>. В некоторых случаях такое включение недопустимо, так как ток в цепи резко возрастает.

Если в электрической цепи имеются ответвления (рис. 24, в), то по отдельным ее участкам проходят различные токи 1 и /г. Соглас­но второму закону Кирхгофа

При составлении этого уравнения э. д. с. Е и ток /1 считаются положительными, так как совпадают с принятым направлением обхода контура, э. д. с. Е% и ток /г — отрицательными.



Источник: https://infopedia.su/16x35df.html

Электрические цепи. Виды и составные части. Режимы работы

Различные элементы, соединенные проводниками электрического тока между собой, образуют электрические цепи. Перечень компонентов цепи может быть довольно большим. Существуют разные виды элементов цепи электрического тока: пассивные и активные, линейные и нелинейные и много других. Всю классификацию перечислить очень трудно.

Виды и составные части

Для работы цепи необходимо наличие соединительных проводников, потребителей, источника питания, выключателя. Контур цепи должен быть замкнут. Это является обязательным условием работы электрической цепи. Иначе ток в цепи протекать не будет. Не все контуры считаются электрическими цепями.

Например, контуры зануления или заземления ими не признаются, так как в обычном режиме в них нет тока. Однако, по принципу действия они также являются электрическими цепями, так как в аварийных случаях в них протекает ток. Контур заземления и зануления замыкается с помощью грунта.

 

Внутренние и внешние электрические цепи

Для создания упорядоченного движения электронов, нужно наличие разности потенциалов между каким-либо участком цепи. Это обеспечивается при подключении напряжения в виде источника питания.

Он называется внутренней электрической цепью. Остальные компоненты цепи образуют внешнюю цепь.

Для задания движения зарядов в источнике питания против направления поля требуется приложить сторонние силы.

Такими силами могут выступать:

• Выход вторичной обмотки трансформатора.
• Батарея (гальванический источник).
• Обмотка генератора.

Напряжение в цепи может быть, как постоянным, так и переменным, в зависимости от свойств источника питания. По этому признаку в электротехнике электрические цепи разделяют на контуры цепей. Такое объяснение вида цепи упрощенное, так как закон изменения движения электронов намного сложнее.

Кроме упорядоченного движения, электроны задействованы в хаотичном тепловом движении. Чем выше температура материала, тем больше скорость хаотичного движения носителей заряда. Однако, такой вид движения не участвует в создании электрического тока.

От источника питания зависит и род тока, то есть свойства внешней цепи. Батарея элементов выдает постоянное напряжение, а разные обмотки генераторов или трансформаторов выдают переменное напряжение. Это зависит от внутренних процессов в источнике питания.

Внешние силы, создающие движение электронов, называются электродвижущими силами, которые характеризуются работой, выполненной источником для перемещения единицы заряда, измеряется в вольтах.

Практически в расчетах цепей применяют два класса источников питания:

  1. Источники напряжения.
  2. Источники тока.

В реальности такие идеальные источники не существуют, но практически их пытаются имитировать.

В бытовой сети мы имеем напряжение 220 вольт с определенными нормированными отклонениями. Это является источником напряжения, так как норма дана именно на этот параметр. Значение тока не играет большой роли.

На электростанции круглосуточно поддерживается постоянная величина напряжения, независимо от запросов.

Источник тока действует по-другому. Он поддерживает определенный закон движения электронов, а величина напряжения не имеет значения. В пример можно привести сварочный аппарат. Для нормального хода сварки необходимо поддерживать постоянное значение тока. Эту функцию выполняет инверторный электронный блок.

Сеть питания может быть, как переменной, так и постоянной. Это не играет большой роли. Важнее выдержать, например, параметр ЭДС.

Обозначения компонентов электрической цепи

Выключатель

Это устройство позволяет соединить потребитель с источником питания. При пользовании выключателем, на его контактах образуется искра. Она возникает из-за наличия емкостного сопротивления.

Чтобы избежать искрения, в электрическую цепь добавляются дроссели, а в выключатель устанавливают контакты специального вида.

Электрические цепи могут иметь и другие решения для предотвращения возникновения искры.

Проводники

Электрические провода чаще всего производят из алюминия или меди. Это объясняется низким удельным сопротивлением этих металлов, хотя стоимость их в последнее время повышается. На проводах при работе выделяется тепло, которое зависит от двух параметров:

  • Электрического тока.
  • Сопротивления участка цепи.

Электрический ток определяется необходимостью потребителя, поэтому изменять можно только удельное сопротивление, которое должно быть как можно ниже.

Все металлы при уменьшении температуры уменьшают сопротивление, в результате чего снижаются потери энергии.

Читайте также:  Ремонт магнитных пускателей

Если взять полупроводники, то среди них есть образцы с отрицательным и с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Если сравнивать абсолютные значения сопротивления, то у металлов оно намного меньше.

Потребители

Все остальные компоненты электрической цепи, кроме перечисленных выше, считаются потребителями.

Полезной нагрузкой является простая лампа накаливания, электродвигатель, нагревательное устройство. Параметры цепи слишком зависят от потребителей.

Электрические цепи имеют обмотки трансформаторов, которые обладают большим индуктивным сопротивлением. Это отрицательно влияет на передачу электричества от источника.

Направление кроме тока может изменять и мощность. При этом энергия циркулирует в одну и в другую сторону. Такая мощность называется реактивной, и не выполняет полезной работы. Однако, она нагревает проводники и изменяет форму электрического сигнала.

Поэтому в промышленных условиях целесообразно к электродвигателям параллельно подключать конденсаторы, которые будут компенсировать сопротивление с индуктивностью.

В результате реактивная мощность замкнется внутри двигателя, и не выделит чрезмерного тепла в проводах.

Индуктивные потребители имеют важное свойство: они расходуют электроэнергию, которая превращается в магнитное поле и передается дальше.

В электронике существует множество разнообразных потребителей, которые можно разделить на классы:

• Активные потребители. Для своего функционирования им требуется наличие электрической энергии. От основной сети они практически не работают.

К ним относятся транзисторы, микросхемы, тиристоры и много других видов, являющихся своеобразными электронными ключами.

Электродвигатели имеют отличие в том, что работают непосредственно из сети питания.

• Пассивные потребители не нуждаются во внешнем источнике питания. Они пропускают через себя электрический ток особым образом. Например, полупроводники (тиристоры) начинают пропускать ток только при достижении определенной величины напряжения. Значит, они являются пассивными потребителями, и имеют нелинейные свойства пропускания тока.

К таким же видам можно причислить диоды, пропускающие ток только в одну сторону. Другими словами, они имеют свойства вентиля. Также пассивными потребителями являются различные дроссели, конденсаторы, сопротивления. При наличии этих компонентов электрические цепи обретают необычные свойства.

Например, контуры резонанса, состоящие из катушек и емкостей, применяют в виде фильтров для разной частоты волн.

Режимы электрической цепи

При подключении разного числа потребителей к источнику питания изменяется мощность, напряжение и ток, вследствие чего возникают различные режимы работы в цепи, и соответственно, компонентов, включенных в нее. Практически можно представить схему цепи в виде пассивного и активного двухполюсника. Это электрические цепи, соединенные с внешней частью двумя выводами с разной полярностью.

Особенностью активного двухполюсника является наличие источника электрического тока, у пассивного двухполюсника его нет. Популярными стали схемы замещения пассивных и активных элементов во время работы. Вид режима работы определяется свойствами элементов цепи.

Холостой ход

Это режим при отключенной нагрузке от питания при помощи ключа. В этом случае ток в цепи равен нулю. Напряжение достигает уровня ЭДС. Элементы цепи не работают.

Короткое замыкание

В этом случае выключатель на схеме замкнут, сопротивление равно нулю, соответственно, напряжение также равно нулю.

При применении двух рассмотренных режимов определяются свойства активного двухполюсника. При изменении тока в некоторых границах, зависящих от элемента цепи, нижняя граница всегда равна нулю.

Этот элемент цепи начинает выдавать энергию в цепь.

Также нужно знать, что если напряжение ниже нуля, это значит, что резисторами активного двухполюсника расходуется энергия источника, связанного по цепи, а также резерв самого прибора.

Номинальный режим

Такой режим необходим для создания технических свойств всей цепи и отдельных компонентов. В этом режиме свойства близки к величинам, указанным на компоненте, или в инструкции.

Нужно учесть, что каждый прибор имеет свои параметры. Однако, три главных показателя есть у всех устройств – это напряжение, мощность и номинальный ток.

Все компоненты электрических цепей также имеют эти показатели.

Согласованный режим

Этот режим применяется для создания наибольшей передачи активной мощности, передаваемой источником питания к потребителю. Когда производится работа в этом режиме, необходимо быть осторожным, во избежание выхода из строя части цепи.

Основные элементы цепи

Они применяются в сложных устройствах для проверки работоспособности

• Ветвь. Это участок цепи с током одинаковой величины. Ветвь может иметь несколько последовательно соединенных элементов.
• Узел. Это место соединения нескольких ветвей.
• Контур. Это любой замкнутый участок цепи, имеющий несколько ветвей.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrotehnika/elektricheskie-tsepi/

открытая библиотека учебной информации

Основные определœения, относящиеся к схемам

Различают разветвленные и неразветвленные схемы.На рис. 1.5 изображена неразветвленная схема.

Рис. 1.5 Рис. 1.6

На рис. 1.6 показана разветвленная схема, содержащая два источника ЭДС и 5 сопротивлений. Сопротивления соединительных проводов принимают равными нулю.

Разветвленная схема — это сложная комбинация соединœений пассивных и активных элементов. На рис. 1.6 показана разветвленная схема, содержащая два источника ЭДС и 5 сопротивлений. Сопротивления соединительных проводов принимают равными нулю.

Участок электрической цепи, по которому проходит один и тот же ток, принято называть ветвью. Место соединœения двух и более ветвей электрической цепи принято называть узлом. Узел, в котором сходятся две ветви, принято называть устранимым.

Узел является неустранимым, если в нем соединœены три и большее число ветвей. Узел в схеме обозначается точкой. Последовательным называют такое соединœение участков цепи, при котором через всœе участки проходит одинаковый ток.

При параллельном соединœении всœе участки цепи присоединяются к одной паре узлов, находятся под одним и тем же напряжением. Любой замкнутый путь, включающий в себя несколько ветвей, принято называть контуром.

Учитывая зависимость отнагрузки различают следующие режимы работы: номинальный, режим холостого хода, короткого замыкания, согласованный режим. При номинальном режиме электротехнические устройства работают в условиях, указанных в паспортных данных завода-изготовителя.

В нормальных условиях величины тока, напряжения, мощности не превышают указанных значений. Режим холостого хода возникает при обрыве цепи или отключении сопротивления нагрузки. Режим короткого замыкания получается при сопротивлении нагрузки, равном нулю.

Ток короткого замыкания в несколько раз превышает номинальный ток. Режим короткого замыкания является аварийным. Согласованный режим — это режим передачи от источника к сопротивлению нагрузки наибольшей мощности.

Согласованный режим наступает тогда, когда сопротивление нагрузки становится равным внутреннему сопротивлению источника. При этом в нагрузке выделяется максимальная мощность.

Читайте также

  • — Режимы работы электрических цепей.

    Все электрические цепи могут находиться в трёх режимах. 1. Режим холостого хода. Если цепь с генератором разомкнута, то ток в цепи не проходит, то есть, сила тока будет равна нулю: 2. Режим нагрузки.Если цепь замкнута, то по ней проходит ток, зависящий от… [читать подробенее]

  • — Режимы работы электрических цепей.

    Все электрические цепи могут находиться в трёх режимах. 1. Режим холостого хода. Если цепь с генератором разомкнута, то ток в цепи не проходит, то есть, сила тока будет равна нулю: 2. Режим нагрузки.Если цепь замкнута, то по ней проходит ток, зависящий от… [читать подробенее]

  • — Режимы работы электрических цепей

    Электротехнические устройства работают в различных режимах, которые характеризуются значениями токов и напряжений. Наиболее характерные режимы работы электрических цепей следующие: 1. Режим холостого хода – это режим при отключенной нагрузке, следовательно, цепь… [читать подробенее]

  • — Режимы работы электрических цепей.

    Элементами электрической цепи являются конкретные электротехнические устройства, которые могут работать в различных режимах. Режимы работы как отдельных элементов, так и всей электрической цепи характеризуются значениями тока и напряжения. Режим холостого хода –… [читать подробенее]

  • — Режимы работы электрических цепей.

    Элементами электрической цепи являются конкретные электротехнические устройства, которые могут работать в различных режимах. Режимы работы как отдельных элементов, так и всей электрической цепи характеризуются значениями тока и напряжения. Режим холостого хода –… [читать подробенее]

  • — Режимы работы электрических цепей

    Основные определения, относящиеся к схемам Различают разветвленные и неразветвленные схемы. На рис. 1.5 изображена неразветвленная схема. Рис. 1.5 Рис. 1.6 На рис. 1.6 показана разветвленная схема, содержащая два источника ЭДС и 5 сопротивлений. Сопротивления… [читать подробенее]

  • — Режимы работы электрических цепей.

    1. Режим холостого хода – выключатель разомкнут. При этом ток будет равен 0, а ЭДС равен напряжению. В данном режиме измеряется ЭДС источника тока. I = 0 E = U (так как I×r =0) 2. Режим нагрузки – выключатель замкнут. При этом ток не равен нулю. ЭДС определяется как сумма… [читать подробенее]

  • Источник: http://oplib.ru/random/view/1242170

    Ссылка на основную публикацию