2.5 З'єднання резисторів трикутником і зіркою

Під з'єднанням резисторів трикутником, (рис. 2.7, а) розуміють таке з'єднання, при якому кінець (x) одного з резисторів з'єднується з початком (b) другого, кінець (y) другого – з початком (c) третього, кінець (z) третього з початком (a) першого, а отримані точки (вузли) a, b, c підключаються до іншої частини кола.

Для спрощення аналізу й розрахунку деяких електричних кіл, що містять з'єднання резисторів трикутником, доцільно замінити ці резистори еквівалентними резисторами , з'єднаними зіркою (рис. 2.7, б).

Заміна трикутника резисторів еквівалентною зіркою повинна бути зроблена таким чином, щоб після її струми і напруги у неперетвореній частині електричного кола залишилися без зміни.

Значення опорів еквівалентної зірки перебувають по формулах

де

Рис. 2.7. Схеми з'єднань резисторів трикутником (а) і зіркою (б)

Іноді може виникнути зворотне завдання - перетворення зірки резисторів у трикутник резисторів. У цьому випадку використовують формули:

2.6 Електрична енергія й потужність

У будь-якому електричному колі електрична енергія (а також потужність) вироблювана джерелами, дорівнює енергії (потужності), споживаної приймачами.

Відповідно до закону Джоуля-Ленца енергія, споживана резистивним елементом (резистором) з опором R , визначається по формулах:

(2.13)

В електричному колі постійного струму потужність Р дорівнює відношенню енергії W до проміжку часу t, протягом якого енергія була вироблена джерелом або перетворена приймачем електричної енергії.

Потужність чисельно дорівнює енергії W, якщо проміжок часу t дорівнює одиниці.

З (2.13) і (2.14) одержуємо вираз для розрахунку потужності резистивного приймача:

.

Якщо напрямок ЕРС і струму через джерело збігаються, то потужність, вироблювана джерелом з ЕРС Е дорівнює:

У противному випадку потужність джерела негативна

(2.15)

та її відносять до потужності приймача.

Для будь-якого електричного кола можна записати рівняння балансу потужностей

або

(2.16)

У лівій частині рівняння (2.16) перебувають потужності, що вироблюються всіма джерелами електричної енергії, у правій - потужності, перетворені (споживані) всіма приймачами електричної енергії.

Основними одиницями електричної енергії (ЕЕ) і потужності є 1 джоуль (1 Дж=1 ВАс) і 1 ват (1 Вт=1 Дж/с=1 ВА). Для потужності й енергії промислових установок часто використовуються більші одиниці: 1 кіловат (1 кВт=Вт), 1 мегават (1 МВт=Вт), 1 кіловат-година (1 кВтг=3,6 Втс).

2.7 Номінальні величини джерел і приймачів.

Режими роботи електричних кіл

Кожний приймач електричної енергії характеризується номінальними величинами, які приводяться в довідковій літературі, на щитку, прикріпленому до корпуса й ін.

До номінальних величин приймачів відносять номінальна напруга , потужність і струм (наприклад, на лампах накалювання є штамп, у якому вказується номінальна напруга й потужність).

Як номінальні величини акумуляторів вказуються напруга і ємність (в ампер-годинах), що показує, який заряд може пройти через акумулятор, поки його напруга не знизиться до деякого мінімального значення.

Електричні кола можуть працювати в різних режимах.

Номінальний режим роботи будь-якого елемента електричного кола (джерела, приймача) вважається такий режим, у якому даний елемент працює при номінальних величинах.

Узгодженим називається режим, при якому потужність, що віддається джерелом або споживана приймачем, має максимальне значення. Максимальні значення потужностей виходять при певному співвідношенні (узгодженні) параметрів ЕК.

Під режимом холостого ходу (ХХ) розуміється такий режим, при якому через джерело або приймач не протікає струм. При цьому джерело не віддає енергію в зовнішнє коло, а приймач не споживає її.

Режимом короткого замикання (КЗ) називається режим, що виникає при з'єднанні між собою без якого-небудь опору (закороченні) затискачів джерела або інших елементів електричного кола, між якими є напруга.

Режим короткого замикання може бути наслідком порушення ізоляції, обриву проводів, помилки оператора при складанні електричного кола і т.п. При короткому замиканні можуть виникнути неприпустимо великі струми, електрична дуга, що призводить до важких наслідків, тому режим короткого замикання є аварійним.