Для большинства электрических цепей (прежде всего, силовых) режим короткого замыкания неприемлем из-за нулевого КПД и нулевой мощности P2, потребляемой приемником. Поэтому большинство электрических цепей для работы в режиме короткого замыкания не рассчитаны. Для них режим короткого замыкания является аварийным, т.к. ток Iкз и мощность P1кз, вырабатываемая источником, в режиме короткого замыкания существенно превышают значение Iн и P1н номинального режима работы. Однако для некоторых слаботочных цепей режим, близкий к режиму короткого замыкания, может использовать в качестве номинального режима. Например, когда возникает необходимость в подключении приемника с малым входным сопротивлением к источнику с большим внутренним сопротивлением.
Итак, точка рабочего режима электрической цепи на внешней характеристике может лежать между точками холостого хода 1 и короткого замыкания 2 (см. рис. 55). Выбор оптимального режима работы электрической цепи зависит от назначения электрической цепи.
Для ряда цепей, например, оптимальным будет режим, при котором от источника к приемнику передается максимальная мощность. Этот режим называется согласованным режимом работы. Для установления условия передачи от источника к приемнику максимальной мощности необходимо выразить зависимость мощности P2, выделяющейся в приемнике, от величины сопротивления приемника R, взять производную dP2/dR и приравнять ее к нулю.
Ток I (рис. 1) определяется в соответствии с законом Ома
Мощность P2, выделяющаяся в приемнике, определяется законом Джоуля-Ленца
Полученное выражение равно нулю, если равен нулю числитель
а это возможно, если сопротивление приемника R равно внутреннему сопротивлению источника Ri. Итак, равенство R = Ri является условием передачи максимальной мощности от источника к приемнику. На внешней характеристике режиму передачи максимальной мощности соответствует точка 3 (рис. 55).
В приемнике выделяется мощность P2 = RI 2 , в источнике ΔP = RiI 2 . Если R = Ri, то эти мощности одинаковы. Мощность P2, выделяющаяся в приемнике, является полезной. Мощность ΔP, выделяющаяся в источнике, представляет собой потери мощности. Вся энергия вырабатывается источником. Поэтому в согласованном режиме полезная мощность составляет только половину от мощности P1 = P2 + ΔP, вырабатываемой источником. КПД такого режима равен 50 %. Поэтому согласованный режим может быть номинальным только в цепях, для которых энергетические показатели не являются определяющими. Это слаботочные цепи, например, информационные цепи, электронные цепи устройств автоматики и другие.
Для силовых цепей при выборе номинального режима определяющим фактором являются энергетические показатели и, прежде всего, высокий КПД. Судовые силовые электротехнические устройства рассчитываются так, чтобы в номинальном режиме их КПД лежал в пределах 85–95 %. На рис. 55 этот участок расположен между точками 4–5 внешней характеристики.
Режимы работы источника питания: ХХ, КЗ, рабочий.
1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник. – М.: Гардарики, 2002. – 638 с.
2. Основы теории цепей: Учебник для вузов/Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. – М.: «Энергоатомиздат», 1989. – 528 с.
3. Шебес М.Р., Каблукова М.В. Задачник по теории линейных электрических цепей. – М.: Высшая школа, 1990. – 544 с.
Дата добавления: 2016-06-29 ; просмотров: 2936 ;
Режимы работы электрической цепи
Для электрической цепи наиболее характерными являются режимы нагрузочный, холостого хода и короткого замыкания.
Нагрузочный режим . Рассмотрим работу электрической цепи при подключении к источнику какого-либо приемника с сопротивлением R (резистора, электрической лампы и т. п.).
На основании закона Ома э. д. с. источника равна сумме напряжений IR на внешнем участке цепи и IR0 на внутреннем сопротивлении источника:
Учитывая, что напряжение Uи и на зажимах источника равно падению напряжения IR во внешней цепи, получим:
Эта формула показывает, что э. д. с. источника больше напряжения на его зажимах на значение падения напряжения внутри источника . Падение напряжения IR0 внутри источника зависит от тока в цепи I (тока нагрузки), который определяется сопротивлением R приемника. Чем больше будет ток нагрузки, тем меньше напряжение на зажимах источника:
Падение напряжения в источнике зависит также и от внутреннего сопротивления R0. Зависимость напряжения Uи от тока I изображается прямой линией (рис. 1). Эту зависимость называют внешней характеристикой источника.
Пример 1. Определить напряжение на зажимах генератора при токе нагрузки 1200 А, если его э. д. с. равна 640 В, а внутреннее сопротивление 0,1 Ом.
Решение. Падение напряжения во внутреннем сопротивлении генератора
Напряжение на зажимах генератора
Из всех возможных нагрузочных режимов наиболее важным является номинальный. Номинальным называется режим работы, установленный заводом-изготовителем для данного электротехнического устройства в соответствии с предъявляемыми к нему техническими требованиями. Он характеризуется номинальными напряжением, током (точка Н на рис. 1) и мощностью. Эти величины обычно указывают в паспорте данного устройства.
От номинального напряжения зависит качество электрической изоляции электротехнических установок, а от номинального тока — температура их нагрева, которая определяет площадь поперечного сечения проводников, теплостойкость применяемой изоляции и интенсивность охлаждения установки. Превышение номинального тока в течение длительного времени может привести к выходу из строя установки.
Рис. 1. Внешняя характеристика источника
Режим холостого хода . При этом режиме присоединенная к источнику электрическая цепь разомкнута, т. е. тока в цепи нет. В этом случае внутреннее падение напряжения IR0 будет равно нулю
Таким образом, в режиме холостого хода напряжение на зажимах источника электрической энергии равно его э. д. с. (точка X на рис. 1). Это обстоятельство можно использовать для измерения э. д. с. источников электроэнергии.
Режим короткого замыкания . Коротким замыканием (к. з.) называют такой режим работы источника, когда его зажимы замкнуты проводником, сопротивление которого можно считать равным нулю. Практически к. з. возникает при соединении друг с другом проводов, связывающих источник с приемником, так как эти провода имеют обычно незначительное сопротивление и его можно принять равным нулю.
Короткое замыкание может происходить в результате неправильных действий персонала, обслуживающего электротехнические установки, или при повреждении изоляции проводов. В последнем случае эти провода могут соединяться через землю, имеющую весьма малое сопротивление, или через окружающие металлические детали (корпуса электрических машин и аппаратов, элементы кузова локомотива и пр.).
При коротком замыкании ток
Ввиду того что внутреннее сопротивление источника R0 обычно очень мало, проходящий через него ток возрастает до весьма больших значений. Напряжение же в месте короткого замыкания становится равным нулю (точка K на рис. 1), т. е. электрическая энергия на участок электрической цепи, расположенный за местом короткого замыкания, поступать не будет.
Пример 2. Определить ток короткого замыкания генератора, если его э. д. с. равна 640 В и внутреннее сопротивление 0,1 Ом.
Короткое замыкание является аварийным режимом, так как возникающий при этом большой ток может привести в негодность как сам источник, так и включенные в цепь приборы, аппараты и провода. Лишь для некоторых специальных генераторов, например сварочных, короткое замыкание не представляет опасности и является рабочим режимом.
В электрической цепи ток проходит всегда от точек цепи, находящихся под большим потенциалом, к точкам, находящимся под меньшим потенциалом. Если какая-либо точка цепи соединена с землей, то потенциал ее принимается равным нулю. В этом случае потенциалы всех других точек цепи будут равны напряжениям, действующим между этими точками и землей.
По мере приближения к заземленной точке уменьшаются потенциалы различных точек цепи, т. е. напряжения, действующие между этими точками и землей. По этой причине обмотки возбуждения тяговых двигателей и вспомогательных машин, в которых при резких изменениях тока могут возникать большие перенапряжения, стараются включать в силовую цепь ближе к “земле” (за обмоткой якоря).
В этом случае на изоляцию этих обмоток будет действовать меньшее напряжение, чем если бы они были включены ближе к контактной сети на электровозах постоянного тока или к незаземленному полюсу выпрямительной установки на электровозах переменного тока (т. е. находились бы под более высоким потенциалом). Точно также точки электрической цепи, находящиеся под более высоким потенциалом, являются более опасными для человека, соприкасающегося с токоведущими частями электрических установок. При этом он попадает под более высокое напряжение по отношению к земле.
Следует отметить, что при заземлении одной точки электрической цепи распределение токов в ней не изменяется, так как при этом не образуется никаких новых ветвей, по которым могли бы протекать токи. Если заземлить две (или больше) точки цепи, имеющие разные потенциалы, то через землю образуются дополнительная токопроводящая ветвь (или ветви) и распределение тока в цепи меняется.
Следовательно, нарушение или пробой изоляции электрической установки, одна из точек которой заземлена, создает контур, по которому проходит ток, представляющий собой, по сути дела, ток короткого замыкания. То же происходит в незаземленной электрической установке при замыкании на землю двух ее точек. При разрыве электрической цепи все ее точки до места разрыва оказываются под одним и тем же потенциалом.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Режимы работы электрических цепей
1.6. Режимы работы электрических цепей. Как указывалось выше, любая электрическая цепь состоит из источников и нагрузок (приемников). При включении различного количества приемников с изменением их параметров будут изменяться напряжения, токи и мощности в электрической цепи, от значений которых зависит режим работы цепи и ее элементов. Наиболее характерными являются следующие режимы: номинальный, согласованный, холостого хода и короткого замыкания. Номинальным называется режим, при котором приемник работает со значениями тока, напряжения и мощности, на которые он рассчитан и которые называются его номинальными (или техническими) данными. Номинальные мощности и токи многих элементов электрических цепей (двигателей, генераторов, резисторов и др.) устанавливаются, исходя из нагревания их до наибольшей допускаемой температуры. Номинальные данные указываются в справочной литературе, технической документации или на самом элементе. С учетом номинальных напряжений и токов источников и приемников производится выбор проводов и других элементов электрических цепей. Согласованным называется режим, при котором мощность, отдаваемая источником или потребляемая приемником, достигает максимального значения. Это возможно при определенном соотношении (согласовании) параметров электрической цепи, откуда и вытекает название данного режима. Под режимом холостого хода понимается такой режим, при котором приемник отключен от источника. При этом источник не отдает энергию во внешнюю цепь, а приемник не потребляет ее. Режимом короткого замыкания называется режим, возникающий при соединении между собой выводов источника, приемника или соединительных проводов, а также иных элементов электрической цепи, между которыми имеется напряжение. При этом сопротивление в месте соединения оказывается практически равным нулю. При коротких замыканиях могут возникать недопустимо большие токи, электрическая дуга, возможно резкое снижение напряжения, поэтому режим короткого замыкания рассматривают, как аварийный. Энергетические установки работают чаще всего в режиме, при котором токи и мощности не превышают номинальных значений, а напряжения близки к номинальным. Рассмотрим простейшую неразветвленную цепь (рис. 1.14, а). В этой цепи участок amb представляет собой простейший пассивный двухполюсник, являющийся приемником, участок anb — простейший активный двухполюсник, являющийся источником.
Центробежный насос с заданной при n = 1600 об/мин характеристикой перекачивает воду из резервуара с отметкой ?5 м в резервуар с отметкой ?16 м по трубопроводам размерами l1 = 10 м, d1 = 100 мм (?ζ1 = 2, λ1 = 0,025) и l2 = 30 м, d2 = 75 мм (?ζ2 = 12,
Механика жидкости и газа (МЖГ или Гидравлика)
Идеальный двухатомный газ совершает цикл Карно, график которого изображен на рисунке. Объемы газа в состояниях 2 и 3 соответственно равны V2 = 12 л и V3 = 16 л. Найти термический КПД цикла η.
Термодинамика и тепломассообмен
Изучение вынужденных электрических колебаний в колебательном контуре
Изучение вынужденных электрических колебаний в колебательном контуре
Лаба 30: Изучение вынужденных электрических колебаний в колебательном контуре
Физика экзамен 2016
Для рассматриваемой цепи по второму закону Кирхгофа можно написать: 
(1.16) Формула для определения соотношения между напряжением U и э.д.с. источника E, полученная из (1.16), 
(1.17) называется внешней характеристикой источника, которая связывает напряжения на зажимах источника с величиной тока через источник (рис. 1.14б). Очевидно, что напряжение на зажимах источника U тем больше, чем меньше его внутреннее сопротивление при одном и том же токе через источник. В идеальном источнике напряжения r0=0, U=E во всем диапазоне изменения тока (рис. 1.14, б кривая 2). Если умножить (1.16) на ток I , то получим соотношение между мощностями 
(1.18) Произведение EI представляет собой мощность, вырабатываемую источником. Правая часть (1.18) содержит потери мощности во внутреннем сопротивлении источника I 2 r0, и мощность, потребляемую приемником I 2 r. Если из вырабатываемой мощности вычесть потери мощности во внутреннем сопротивлении источника, получим мощность UI, отдаваемую источником во внешнюю цепь 
(1.19) Мощность, отдаваемая источником в данной цепи, равна мощности, потребляемой приемником 
(1.20) Вырабатываемая источником мощность определяется произведением: 
(1.21) причем положительные направления э.д.с. и тока совпадают. Отдаваемая им мощность: 
(1.22) где направления напряжения и тока противоположны, а мощность, потребляемая приемником определяется произведением: 
(1.23) где положительные направления тока и напряжения совпадают. Такие взаимные направления тока и э.д.с., а также тока и напряжения характерны для источников и приемников в любых электрических цепях (рис. 1.15 а,б). Отношение мощности, отдаваемой источником, к вырабатываемой им мощности называется коэффициентом полезного действия (КПД) источника Рис 1.15 
(1.24) Пользуясь полученными соотношениями, установим, как будут меняться значения тока, напряжения, мощности при изменении сопротивления r, т.е. в различных режимах работы источника. При отключении источника с помощью выключателя В (рис. 1.14а) электрическая цепь будет работать в режиме холостого хода. В этом случае следует считать r равным бесконечности, при этом I=E/(r+ r0)=0. Вследствие чего оказываются равными нулю падение напряжения Ir0, потери мощности I 2 r и мощности EI и UI. Т.к. Ir0=0, то согласно (1.17) U=Ux=E. Уменьшение сопротивления r приводит к увеличению тока I, падения напряжения Ir0, мощности EI. Напряжение U при этом уменьшается. О характере изменения мощности приемника можно судить, анализируя выражение 
(1.25) Зависимость 
Обратите внимание на лекцию «47. Федеральный надзор и контроль в области безопасности». представлена на рис. 1.16. Уменьшение сопротивления r , а значит увеличение тока I приводит к возрастанию Рпотр и при r=r0 Рпотр =Рmax , что соответствует режиму согласованной нагрузки. В согласованном режиме U=0.5E, Рпотр=0.5, Рвыр, η=0.5. Дальнейшее уменьшение r приводит к уменьшению Рпотр. Для номинального режима работы характерно следующее соотношение сопротивлений r >> r0, что обеспечивает поступление основной части вырабатываемой мощности к приемнику. При этом к.п.д. принимает значения, близкие к 1 , Uном=Iномr>>Iномr0 и согласно (1.17) U близко к E. В режиме короткого замыкания r=0 и ток короткого замыкания оказывается намного больше номинального тока: Iк=E/r0>>Iном При коротком замыкании U=IKr=0, Рпотр=UIK=0. Мощность Рвыр=EIK значительно возрастает и преобразуется в теплоту в сопротивлении r0. Последнее может привести с выходу из строя изоляции и даже к перегоранию проводов. На внешней характеристике источника рис.1.14, б, которая подчиняется уравнению (1.17) и представляет собой прямую при E=const и ro= const, указаны точки, соответствующие режимам холостого хода, короткого замыкания и номинальному режиму работы источника. Здесь же приведена внешняя характеристика идеального источника э.д.с. (кривая 2 на рис. 1.14, б),для которого r0=0,U=E=const.
Поделитесь ссылкой:
Электротехника ТОЭ
Лекции и задачи по ТОЭ. На сайте представлен лекционный материал для изучения теоретических основ электротехники и видеоуроки по всем темам. Так же тут можно заказать решение задач, курсовых, расчетных, контрольных и домашних работ. Онлайн помощь на экзамене, контрольной. Решение тестов, занятия по скайпу и др. В ближайшее время на сайт будут добавлены готовые работы на разные темы ТОЭ, ТАУ и другим дисциплинам.
Теория / 1.6. Режимы работы электрических цепей
Режим работы любой электрической цепи задается сопротивлениями нагрузки и определяет значения токов, напряжений и мощностей отдельных элементов. Рассмотрим наиболее характерные режимы работы электрических цепей на простом примере. Пусть к источнику ЭДС с внутренним сопротивлением r 0 подключена нагрузка, сопротивление которой может изменяться в широких пределах (рис. 1.24).
ерез все элементы цепи протекает один и тот же ток I . Напряжение на зажимах источника ЭДС отличается от электродвижущей силы на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении
Но, с другой стороны, это напряжение, приложенное к нагрузке,
По закону Ома для полной цепи определим ток
Рассмотрим крайние случаи значений сопротивления нагрузки.
1. Сопротивление нагрузки бесконечно велико R = ∞. Такой режим называют режимом холостого хода. Практически не существует резистора с бесконечно большим сопротивлением, поэтому добиться такого режима можно, разомкнув цепь нагрузки (рис. 1.25).
При холостом ходе ток через нагрузку не идет, то есть I 0 = 0 (здесь индексом «0» обозначены параметры, относящиеся к режиму холостого хода), тогда из выражения (1.1) следует, что напряжение на зажимах источника при холостом ходе равно электродвижущей силе: U0 = E.
Таким образом, при разомкнутой цепи вольтметр, подключенный к зажимам источника, покажет значение ЭДС.
2. Сопротивление нагрузки рано нулю R =0. Такой режим называют режимом короткого замыкания. Добиться этого режима можно, замкнув перемычкой зажимы источника (рис. 1.26).
В этом режиме напряжение на нагрузке равно нулю: Uk = IR = 0.
Из выражения (1.1) следует, что
В этом случае ток короткого замыкания определится по формуле
Так как внутреннее сопротивление источника мало, то ток короткого замыкания будет большим.
Режимы холостого хода и короткого замыкания при работе электрических цепей являются аварийными режимами и могут привести к выходу из строя оборудования. От них следует отличать опыты холостого хода и короткого замыкания, при которых эти режимы создаются искусственно при таких напряжениях и токах, которые не превышают допустимые значения. Эти опыты позволяют определять различные параметры электрических цепей.
Рассмотрим для примера порядок определения внутреннего сопротивления источника ЭДС.
1. Выполняем опыт короткого замыкания, задавая такое напряжение, чтобы ток не превышал номинального значения, измеряем ток короткого замыкания Ik .
2. Размыкаем цепь нагрузки и, измеряя напряжение на зажимах источника при холостом ходе, определяем ЭДС: E = U0
3. Рассчитываем внутреннее сопротивление источника по формуле:
Ток короткого замыкания
Сверхток, образующийся в результате КЗ, называется током короткого замыкания. Как только произошло короткое замыкание в цепи, ток короткого замыкания достигает максимальных значений. После того, как провода начнут греться и плавиться, ток короткого замыкания идет на спад, так как сопротивление проводов в при нагреве возрастает.
Для источников ЭДС ток короткого замыкания может быть вычислен по формуле
Iкз — это ток короткого замыкания, А
E — ЭДС источника питания, В
Rвнутр. — внутреннее сопротивление источника ЭДС, Ом
Более подробно про ЭДС и внутреннее сопротивление читайте здесь.
Ниже на рисунке как раз изображен такой источник ЭДС в виде автомобильного аккумулятора с замкнутыми клеммами
Внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора может достигать значений в доли Ома. Теперь представьте, какой ток короткого замыкания будет течь через проводник, если закоротить им клеммы аккумулятора. Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от многих факторов. Возьмем среднее значение Rвнутр = 0,1 Ом. Тогда ток короткого замыкания будет равен Iкз =E/Rвнутр. = 12/0,1=120 Ампер. Это очень большое значение.
Виды коротких замыканий
В цепи постоянного тока
В этом случае КЗ бывает, как правило, между напряжением питания, которое чаще всего обозначается как «+», и общим проводом схемы, который соединяют с «-«. Последствия такого КЗ зависят от мощности источника питания постоянного тока. Если в автомобиле голый плюсовой провод заденет корпус автомобиля, который соединяется с «минусом» аккумулятора, то провода начнут плавится и гореть как спички, при условии если не сработает предохранитель, либо вместо него уже стоит «жучок» — самопальный предохранитель. Ниже на фото вы можете увидеть результат такого КЗ.
В цепи переменного тока
Трехфазное замыкание
Это когда три фазных провода коротнули между собой.
Трехфазное на землю
Здесь все три фазы соединены между собой, да еще и замкнуты на землю
Двухфазное
В этом случае любые две фазы замкнуты между собой
Двухфазное на землю
Любые две фазы замкнуты между собой, да еще и замкнуты на землю
Однофазное на землю
Однофазное на ноль
Эти две ситуации чаще всего бывают в ваших квартирах и домах, так как к простым потребителям идет два провода: фаза и ноль.
В трехфазных сетях наиболее часто происходит однофазное замыкание на землю — 60-70% всех коротких замыканий. Двухфазные КЗ составляют 20-25%. Двойное замыкание фаз на землю происходит в электросетях с изолированной нейтралью и составляет 10-15% всех случаев. До 3-5% занимают трехфазные КЗ, при которых происходит нарушение изоляции между всеми тремя фазами.
В электрических двигателях короткое замыкание чаще всего возникает между обмотками двигателя и его корпусом.
Режимы работы электрических цепей
Электрическая цепь в зависимости от значения сопротивления нагрузки R может работать в различных характерных режимах:
Номинальный режим — это расчетный режим, при котором элементы цепи (источники, приемники, линия электропередачи) работают в условиях, соответствующих проектным данным и параметрам.
Изоляция источника, линии электропередачи, приемников рассчитана на определенное напряжение, называемое номинальным. Превышение этого напряжения приводит к пробою изоляции, увеличению токов в цепи и другим аварийным последствиям.
Тепловой режим источников или приемников энергии рассчитан на выделение в них определенного количества тепла, то есть на определенную мощность, а последняя зависит от квадрата тока RI 2 , rI 2 .
Расчетный по тепловому режиму ток называется номинальным.
Номинальное значение мощности для источника электрической энергии — это наибольшая мощность, которую источник при нормальных условиях работы может отдать во внешнюю цепь без опасности пробоя изоляции и превышения допустимой температуры нагрева.
Для приемников электрической энергии типа двигателей — это мощность, которую могут развивать на валу при нормальных условиях работы. Для остальных приемников электрической энергии (нагревательные и осветительные приборы) — это их мощность при номинальном режиме. Номинальные значения напряжений, токов и мощностей указывают в паспортах изделий.
Согласованный режим работы — это режим, в котором работает электрическая цепь (источник и приемник), когда сопротивление нагрузки R равна внутреннему сопротивлению источника r. Этот режим характеризуется передачей от данного источника к приемнику максимально возможной мощности. Однако в согласованном режиме К.П.Д. h = 0,5 — низкий и для мощных цепей работа в согласованном режиме экономически невыгодна. Согласованный режим применяется, главным образом, в маломощных цепях, если К.П.Д. не имеет существенного значения, а требуется получить в приемнике возможно большую мощность.
Режим холостого хода и короткого замыкания. Эти режимы являются предельными режимами работы электрической цепи.
В режиме холостого хода внешняя цепь разомкнута и ток равен нулю. Так как ток равен нулю, то падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника так же равно нулю (rI = 0) и напряжение на выводах источника равно ЭДС (e = U). Из этих соотношений вытекает метод измерения ЭДС (2.7) источника: при разомкнутой внешней цепи вольтметром, сопротивление которого можно считать бесконечно большим, измеряют напряжение на его выводах.
В режиме короткого замыкания выводы источника соединены между собой, например, сопротивление нагрузки замкнуто проводником с нулевым сопротивлением. Напряжение на приемнике при этом равно нулю.
Сопротивление всей цепи равно внутреннему сопротивлению источника, и ток короткого замыкания в цепи равен:
Он достигает максимально возможного значения для данного источника и может вызывать перегрев источника и даже его повреждение. Для защиты источников электрической энергии и питающих цепей от токов короткого замыкания в маломощных цепях устанавливают плавкие предохранители, в более мощных цепях — отключающие автоматические выключатели, а высоковольтных цепях — специальные высоковольтные выключатели.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Режимы электрической цепи
Режим работы электрической цепи определяется значениями токов, напряжений и мощностей в отдельных элементах цепи.
Номинальный режим — это режим, при котором действительные токи, напряжения и мощности соответствуют номинальным: /ном, UmM, Рном.
Отклонение от номинального режима нежелательно, а в сторону повышения номинальных величин в большинстве случаев недопустимо.
Рабочий режим — это режим, при котором действительные параметры отличаются от номинальных, но в допустимых пределах.
Режим холостого хода — это режим, при котором
Режим короткого замыкания — это режим, при котором
Короткие замыкания в электрических сетях недопустимы, так как токи короткого замыкания намного превышают номинальные /кз » /ном, что приводит к резкому увеличению нагрева токоведущих частей, опасному для электроустановок. Для защиты от токов короткого замыкания применяют автоматические выключатели.
Как видно из последних формул, полезная мощность Р при холостом ходе и коротком замыкании равна нулю. Максимальная отдача мощности источником возможна при равенстве сопротивления потребителя и сопротивления источника
Коэффициент полезного действия источника г| определяется следующим выражением:
В режиме холостого хода КПД приближается к 100%.
Вывести формулу тока при условии, что полезная мощность электрической цепи максимальна.
Согласно выражению (2.4) закон Ома для замкнутой цепи
так как максимальная полезная мощность передается при условии R = Rq, то, подставив это выражение в предыдущую формулу, получим
По условию режима короткого замыкания
Подставим формулу (2.7) в выражение (2.6) и получим
Найти мощность потерь в генераторе при токе I = 43 А, ЭДС Е= 230 В и напряжении на зажимах генератора 226 В.
Решение Пример 2.9
Напряжение, приложенное к реостату, увеличивают на 15%, а сопротивление уменьшают на 15%. Определить, как изменится при этом ток и мощность.
Решение Пример 2.10
Напряжение на зажимах аккумуляторной батареи при холостом ходе 7 В. После подключения сопротивления 4,5 Ом ток в цепи составляет 1,5 А. Чему равен КПД и внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи?
Контрольные вопросы и задания
- 1. Из каких частей состоит простейшая электрическая цепь?
- 2. По каким параметрам классифицируют электрические цепи?
- 3. Что называют схемой электрической цепи?
- 4. Перечислите виды схем электрической цепи.
- 5. Какая схема электрической цепи называется схемой замещения?
- 6. Что называют источником ЭДС?
- 7. Что называют источником тока?
- 8. Перечислите режимы электрических цепей.
- 9. Дайте определение номинальному режиму электрической цепи.
- 10. Назовите условия режима холостого хода электрической цепи.
- 11. Назовите условия режима короткого замыкания электрической цепи.
- 12. При каком условии полезная мощность в цепи максимальна?
- 13. Потребитель с сопротивлением R подключен к источнику с Е = 7,5 В и внутренним сопротивлением R0 = 0,5 Ом. В цепи протекает ток 1,2 А. Определите КПД цепи.
- 14. Мощность нагревательного прибора составляет 600 Вт при напряжении 220 В. Определите ток и сопротивление элемента.
- 15. Электроплита работает при напряжении 220 В и токе 2,8 А. Определите мощность плиты и потребляемую энергию за 20 мин.
- 16. Какой режим (холостой ход или короткое замыкание) является аварийным для источника питания?
