Элементы электрической цепи
Основными элементами электротехнических установок являются источники и приемники электрической энергии, а также преобразовательные устройства.
С помощью источников тот или иной вид энергии (энергия сжигаемого топлива, падающей воды, атомная и химическая энергия и т. д.) преобразуется в электрическую энергию. Приемники, наоборот, преобразуют электрическую энергию в другие ее виды (механическую, тепловую, химическую, энергию светового излучения и т. д.). С помощью преобразовательных установок электрическая энергия одного вида преобразуется в электрическую энергию другого вида (энергия переменного тока — в энергию постоянного тока, энергия переменного тока одной частоты — в энергию переменного тока других частот и т. д.).
Кроме основных элементов электротехнические установки содержат большое число вспомогательных элементов, выполняющих разнообразные функции. К ним относятся, например, выключатели и переключатели различного назначения, аппараты автоматизированного управления, электроизмерительные приборы, резисторы для регулирования напряжения и мощности приемников, защитные устройства.
Вспомогательные элементы, не являясь в прямом смысле приемниками, потребляют некоторое количество энергии, что ухудшает коэффициент полезного действия КПД установок.
Основные и вспомогательные элементы соединяются между собой с помощью проводов и образуют в совокупности электрическую цепь установки.
Различные элементы электрических цепей обозначаются в технической документации и литературе согласно ГОСТ с помощью условных обозначений.
Графическое изображение электрической цепи с помощью условных обозначений ее элементов называется электрической схемой цепи.
Совокупность соединенных между собой источников электрической энергии, приемников и соединяющих их проводов (линия передачи) называется электрической цепью (рисунок 1). Последняя делится на внутреннюю и внешнюю части. К внутренней части цепи относится сам источник электрической энергии. Во внешнюю часть цепи входят соединительные провода, потребители, рубильники, выключатели, электроизмерительные приборы, т. е. все то, что присоединено к зажимам источника электрической энергии.
Рисунок 1 - Электрическая цепь
Постоянный электрический ток может протекать только по замкнутой электрической цепи. Разрыв цепи в любом месте вызывает прекращение электрического тока.
Основные законы, правила, уравнения и режимы работы электрической цепи постоянного тока
Рассмотрим наиболее важные и часто встречающиеся в практике режимы работы источников ЭДС.
1. Режим холостого хода- электрическая цепь разомкнута, ток равен нулю, напряжение источника тока равно ЭДС источника.
2. В режиме короткого замыкания сопротивление равно нулю и напряжение на внешнем участке цепи равно нулю. Ток короткого замыкания может быть на много больше номинального тока, поэтому режим короткого замыкания является аварийным.
3. Номинальный режим- имеет место тогда когда напряжение сила тока и мощность в цепи соответствуют значениям этих величин указанным в паспорте машины, аппарата.
4. При согласованном режиме сопротивление нагрузки цепи равно внутреннему сопротивлению источника и сила тока равна половине тока короткого замыкания.
Закон Ома для участка цепи Сила тока прямопропорциональна напряжению и обратнопропорционально сопротивлению проводника.
Закон Ома для полной цепи Сила тока прямопропорциональна ЭДС и обратнопропорционально сопротивлению внешнего и внутреннего участка цепи.
1 Правило Кирхгофа Сумма токов входящих в узел электрической цепи равна сумме токов выходящих из него.
2 Правило КирхгофаВ любом замкнутом электрическом контуре алгебраическая сумма ЭДС равна алгеброической сумме падения напряжения на элементах контура