Электрические цепи постоянного тока
Электрической цепью постоянного тока называют совокупность устройств и объектов: источников электрической энергии, преобразователей, потребителей, коммутационной, защитной и измерительной аппаратуры, соединительных проводов или линии электропередачи.
Электрические и электромагнитные процессы в этих объектах описываются с помощью понятий об электродвижущей силе (ЭДС - E), токе (I) и напряжении (U).
Элементы цепи можно разделить на три группы:
1) элементы, предназначенные для генерирования электроэнергии (источники энергии, источники ЭДС);
2) элементы, преобразующие электроэнергию в другие виды энергии: механическую, тепловую, световую, химическую и т.д. (эти элементы называются приемниками электрической энергии или потребителями);
3) элементы, предназначенные для передачи электрической энергии от источника к приемникам (линии электропередачи, соединительные провода); элементы, обеспечивающие уровень и качество напряжения и т.д.
Источники питания цепи постоянного тока – это гальванические элементы, электрические аккумуляторы, электромеханические генераторы, термо- и фотоэлементы и др.
Электрическими приемниками или потребителями постоянного тока являются электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, нагревательные и осветительные приборы, электролизные установки и др. Все электоприемники характеризуются электрическими параметрами, среди которых основные – напряжение и мощность. Для нормальной работы электроприемника на его зажимах необходимо поддерживать номинальное напряжение. По ГОСТ 721-77 напряжение равно 27, 110, 220, 440 В, так же 6, 12, 24, 36 В.
Коммутационная аппаратура служит для подключения потребителей к источникам, то есть для замыкания и размыкания источников электроцепи.
Защитная аппаратура предназначена для размыкания цепи в аварийных ситуациях.
Измерительная аппаратура предназначена для замера тока, напряжения и других электрических величин.
Линии электропередачи используются, когда источники и потребители удалены друг от друга на большие расстояния. Соединительные провода предназначены для соединения между собой зажимов или электродов элементов электрической цепи.
Активные и пассивные элементы
Элемент называется пассивным, если он не может вызывать протекание тока, то есть если он не создает тока или ЭДС. Если собрать несколько пассивных элементов (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности) в электрическую цепь, то ток в цепи не потечет.
Элемент, который создает ЭДС и вызывает протекание тока, называется активным (источники электроэнергии).
Линейные и нелинейные цепи
Электрическая цепь называется линейной, если электрическое сопротивление или другие параметры участков, не зависят от значений и направлений токов и напряжений. Электрические процессы линейной цепи описываются линейными алгебраическими и дифференциальными уравнениями.
Если электрическая цепь содержит хотя бы один нелинейный элемент, то она является нелинейной.
Топологические элементы электрической цепи.
Графическое изображение электрической цепи называется электрической схемой. Электрическая схема включает: узлы, ветви, контуры.
Ветвь – совокупность элементов, соединенных последовательно. По ветви протекает один и тот же ток.
Узел – точка соединения трех или более ветвей.
Контур – совокупность ветвей, при обходе которых осуществляется замкнутый путь.
Простейшая электроцепь имеет один контур с одной ветвью и не имеет узлов. Сложные электроцепи имеют несколько контуров.
