Короткое замыкание
Коротким замыканием называется всякое ненормальное соединение через провода с малым сопротивлением, например соединение двух голых проводов воздушной линии или повреждение изоляции в обмотке электродвигателя вследствие старения, износа, пробоя и т. д. Короткое замыкание сопровождается резким увеличением тока, при котором в проводах выделяется большое количество теплоты. Этот нагрев может вызвать пожар. Кроме того, короткое замыкание вызывает сильное увеличение потери напряжения в сети. Чем ближе короткое замыкание к источнику электроэнергии, тем оно опаснее, т. к. ток ограничивается только внутренним сопротивлением источника. Токи короткого замыкания в электроэнергетических системах достигают сотен тысяч ампер, и для отключения таких токов применяется специальная аппаратура большой мощности. Простейшим способом прерывания токов короткого замыкания является использование теплового действия этих токов. На указанном принципе работают плавкие предохранители и тепловые реле.
Соединения резисторов
Схемы электрических цепей включают в себя внешний и внутренний участки. Внешний участок определяется вольтамперной характеристикой, т. е. зависимостью тока от напряжения I=f(U). Для потребителей с линейной вольтамперной характеристикой выполняется закон Ома. Внутренний участок характеризуется внутренним сопротивлением и ЭДС. Зависимость напряжения на выводах генератора от тока в цепи называется внешней характеристикой:
U = ε – IRвн. = IRн
Электрическая цепь может содержать несколько приемников энергии, имеющих различные сопротивления. Соединение приемников, при котором каждый из них поочередно включен в одну замкнутую электрическую цепь, называется последовательным.
Параллельно соединенными называются элементы электрической цепи, находящиеся под одним и тем же напряжением. При параллельном соединении резисторов ток распределяется по ветвям, что уменьшает внешнее сопротивление или увеличивает общую проводимость цепи. Выключение одного или нескольких резисторов из цепи не отражается на работе остальных, оставшихся включенными. Поэтому осветительные лампы, электродвигатели и другие приемники электрической энергии преимущественно включают параллельно.
Если в электрической цепи резисторы, соединенные параллельно между собой, включены последовательно с другими резисторами, то такое соединение называют смешанным.
Для расчета цепей со смешанным соединением резисторов используют метод преобразования (свертывания).
Последовательное соединение проводников |
Параллельное соединение проводников |
Смешанное соединение проводников |
I = I1 = I2 = I3 U = U1 + U2 + U3 R = R1 + R2 + R3 |
U = U1 = U2 = U3 = U4 I = I1 + I2 + I3 + I4
|
|
На практике преимущественно используются такие цепи, в которых от какого-либо пункта могут идти по разным путям и в которых есть точки, где сходятся несколько проводников. Эти точки называются узлами (узловыми точками), а участки цепи, соединяющие два соседних узла, - ветвями цепи.