1.14. Режимы работы электрических цепей.
1. Режим холостого хода – выключатель разомкнут. При этом ток будет равен 0, а ЭДС равна 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 напряжения, приложенного к внешней
цепи U
с падением напряжения внутри источника
I
× r.
Данный режим является рабочим режимом
электрических цепей.
I ≠ 0
E = U+ I × r
3. Режим короткого замыкания - источник тока накоротко замкнут проводом малого сопротивления.
E
R ≈ 0; U ≈ 0; E = I × r ; Iкз = ----
r
Так как внутреннее сопротивление источника r (R0) обычно мало, то при коротком замыкании возникает не допустимо большой ток (десятки-сотни раз больше номинального), который может привести к повреждению данной цепи и ее аппаратов . Поэтому данный режим обычно является аварийным и соответственно в электрическую цепь необходимо включать аппараты защиты.
Примечание: током короткого замыкания для электрической цепи считается ток больше номинального в 2 и более раз. Соответственно на такое превышение тока обычно рассчитано срабатывание защиты от к.з.
1.15. Законы Кирхгофа.
(В 1847г. установил законы для электрических цепей, названные его именем).
Первый закон Кирхгофа (устанавливает зависимость между токами для узлов электрической цепи, к которым подходит несколько ветвей): сумма токов входящих в узел равна сумме токов, выходящих из узла.
Распределение токов в узле электрической цепи
|
.
|
Для электрического тока имеет место полная аналогия с распределением потоков воды в соединенных друг с другом трубопроводах.
Второй закон Кирхгофа используется для расчета сложных электрических цепей с несколькими источниками.
1.16. Способы соединения потребителей электроэнергии.
1. Последовательное соединение
При последовательном соединении во всей цепи (и в источнике в том числе) ток одинаковый:
Iобщ = I1 = I2 = I3 = Iист;
Общее сопротивление цепи складывается из сопротивлений каждого потребителя:
Rобщ = R1+ R2 +R3;
Общее напряжение складывается из падений напряжений на каждом потребителе:
Uобщ = U1 + U2 + U3;
Следствия:
При подключении потребителей последовательно общее сопротивление цепи увеличится, а общий ток уменьшится (Iобщ = Uобщ/Rобщ);
При последовательном соединении, наибольшее падение напряжения и выделение тепловой энергии будет на потребителе наименьшей мощности, т.е. с наибольшем сопротивлением.
Прим. Так как подключение или отключение потребителей при последовательном соединении будет влиять на работу остальных потребителей, такое соединение применяется редко (гирлянда, тяговые двигатели на некоторых локомотивах) – для уменьшения напряжения на каждом потребителе.