Режимы работы электрических цепей

    В зависимости от нагрузки различают следующие режимы работы: номинальный, режим холостого хода, короткого замыкания. При номинальном режиме электротехнические устройства работают в условиях, указанных в паспортных данных завода-изготовителя. В нормальных условиях величины тока, напряжения, мощности не превышают указанных значений. Режим холостого хода возникает при обрыве цепи или отключении сопротивления нагрузки. Режим короткого замыкания получается при сопротивлении нагрузки, равном нулю. Ток короткого замыкания в несколько раз превышает номинальный ток. Режим короткого замыкания является аварийным.

2. Последовательное, параллельное и смешанное соединение резисторов.

Последовательное соединение потребителей

Последовательным соединением учаcтков электрической цепи называют соединение, при котором через все участки цепи проходит один и тот же ток (рис. 3.5).

Напряжение на каждом последовательно включенном участке пропорционально величине сопротивления этого участка.

(При последовательном соединении потребителей с сопротивлениями R1, R2 и R₃ (рис. 3.5) напряжение на их зажимах равно:

Воспользовавшись вторым законом Кирхгофа для рассматриваемой цепи (рис. 3.5), можно записать

или

Откуда

Таким образом, общее (эквивалентное) сопротивление R последовательно включенных сопротивлений (потребителей) равно сумме этих сопротивлений.

Ток в цепи последовательно включенных потребителей (рис. 3.5) определяется выражением

Нетрудно понять, что при изменении сопротивления хотя бы одного потребителя изменяется ток цепи, а следовательно, и ре­жим работы (напряжение) всех последовательно включенных по­требителей.

Поэтому последовательное соединение сопротивлений не на­шло широкого практического применения.

Следует заметить, что при последовательном соединении рези­сторов на большем сопротивлении тратится большая мощность

Параллельное соединение потребителей

Параллельным соединением участков электрической цепи называют соединение, при котором все участки цепи присоединяются к одной паре узлов, т. е. находятся под действием одного и того же напряжения (рис. 3.8). Токи параллельно включенных участков об­ратно пропорциональны сопротивлениям этих участков.

При параллельном соединении сопро­тивлений R1 R2 и R₃ токи потребителей соответственно равны

Воспользовавшись первым законом Кирхгофа, можно определить ток I в неразветвленной части цепи

Тогда

Таким образом, обратная величина общего (эквивалентного) со­противления R параллельно включенных потребителей равна сумме обратных величин сопротивлений этих потребителей.

Величина, обратная сопротивлению, определяет проводимость потребителя g. Тогда общая (эквивалентная) проводимость цепи при параллельном соединении потребителей определяется суммой проводимостей потребителей:

Если параллельно включены п одинаковых потребителей с сопротивлением R' каждый, то эквивалентное сопротивление этих потребителей

Если параллельно включены два потребителя с сопротивлениями R1 и R₂ то их общее (эквивалентное) сопротивление в соответствиис (3.12) равно

откуда

Если параллельно включены три потребителя с сопротивлениями R1, R2 и R₃, то общее их сопротивление

откуда

Изменение сопротивления какого-либо из параллельно соединенных потребителей не влияет на режим работы (напряжение) других потребителей, включая изменяемое. Поэтому параллель­ное соединение нашло широкое практическое применение.

При параллельном соединении потребителей на большем сопротивлении тратится меньшая мощность: