Состав электрической цепи
Электрическая цепь в общем случае содержит: источники электрической энергии(ИЭЭ), приемники электрической энергии(ПЭЭ), измерительные приборы(ИП), коммутационную аппаратуру(КА), соединительные линии, провода и вспомогательные элементы, т.е. электрическую сеть(ЭС).
Источники электрической энергии
В ИЭЭ осуществляется преобразование в электрическую энергию каких-либо других форм энергии. Ими могут быть: электромеханические генераторы, электрохимические источники (аккумуляторы, гальванометрические элементы, топливные элементы), термопреобразователи (термопары).
Приемники электрической энергии
В ПЭЭ электрическая энергия источников преобразуется в механическую (электродвигатели постоянного тока), тепловую (электропечь, электронагреватели), химическую и электрохимическую (электролизные ванны).
Особую группу составляют приемники, в которых происходят обратимые преобразования электрической энергии в энергию электрического поля (конденсаторы, дроссели).
Измерительные приборы.
ИП служат для количественного определения параметров электрической цепи и контроля режима работы всех электротехнических устройств (определение тока, напряжения, мощности источника электроэнергии и т.д.)
Коммутационная аппаратура.
КА и ЭС служат для передачи электрической энергии от источников, распределения её между приемниками, защиты от перенапряжений или недопустимого значения тока и управления режимом электрической цепи.
Электрические схемы, их классификация.
- Принципиальная схема
- Схема замещения
Непосредственной причиной возникновения электрического тока в цепи является ЭДС источника энергии. Ток движется от + к -
Принципиальная схема электрической цепи.
Принципиальная схема показывает назначение всех электротехнических устройств в цепи и их взаимодействие, но по ней нельзя рассчитать режим работы электротехнических устройств цепи.
Схема замещения
Для расчета необходимо каждое из электротехнических устройств представить схемой замещения. Схема замещении цепи является её количественной моделью. Она состоит из совокупности различных идеализированных элементов, с помощью которых можно с достаточно хорошим приближением описать процессы в электрической цепи.
Геометрические понятия:
ветвь - один или несколько последовательно соединенных идеализированных элементов, каждый из которых имеет начало и конец (два вывода).
узел - место соединения трёх и большего числа ветвей.
контур - замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям так, что ни одна ветвь и ни один узел не встречаются дважды.
Закон Ома для участка цепи
I= U/R, где I сила тока, U напряжение на участке цепи, R сопротивление на участке цепи
Основные режимы работы электрической цепи
- Режим холостого хода
- Режим короткого замыкания
- Номинальный режим работы цепи
- Согласованный режим работы
Режим холостого хода.
Режим холостого хода - внешняя цепь разомкнута, то есть r(внутр) стремится к бесконечности. При этом Сила тока = 0, следовательно, Напряжение =ЭДС. Режим холостого хода для цепи неопасный.
Режим короткого замыкания.
Режим короткого замыкания где r стремится к 0 а r(внутр) ничтожно мало по сравнению с r, при этом можно считать что Напряжение = 0, а Сила тока при к.з. равна: I=E/r(внутр).
Режим к.з. очень опасен для электрической цепи и является аварийным. т.к. большие токи приводят к выходу из строя элементов цепи (например, перегрев проводов сети).
Номинальный режим работы цепи.
Номинальный режим работы это такой, при котором электрическое устройство может работать неопределенно длительное время или в определенном режиме без перегрева и др. последствий при указанных номинальных напряжениях, токе и отдаваемой мощности.
Согласованный режим работы
Согласованный режим работы осуществляется в том случае, когда требуется получить от источника энергии наибольшую мощность
Мощность будет наибольшей при равенстве сопротивления нагрузки внутреннему сопротивлению источники энергии.
Задачи и цели исследования электрической цепи
-определение падения напряжения на зажимах приемника при нагрузке
-определение колебаний напряжения в цепи при изменении нагрузки.
-определение тока нагрузки.
-определение тока в ветви при к.з. в какой-либо точке цепи и т.д.
Из этих расчетов находятся требуемые сечения проводов или наоборот, а также выбираются устройства защиты участков цепи от к.з.
Последовательное соединение приемников электрической энергии
Эквивалентное сопротивление - это сумма нескольких сопротивлений.
R = r1 + r2 + r3 +...+ r(n) U = u1 + u2 +...+ u(n) P = I^2 * R(экв)