№ 4 Электрическая цепь и ее основные элементы на 14_15 уч.год

1. Электрические цепи

1. Основные элементы электрической цепи
2. Обозначения элементов электрических схем
3. Режимы работы электрических цепей

2. Основные элементы электрической цепи

Электрическая цепь, или, короче, цепь, постоянного тока в общем случае
содержит:
- источники электрической энергии
- приемники электрической энергии
- измерительные приборы
- коммутационную аппаратуру
- соединительные линии и провода

3. Основные элементы электрической цепи

В источниках электрической энергии осуществляется преобразование в
электрическую энергию каких-либо других форм энергии, например энергии
химических процессов в гальванических элементах и аккумуляторах,
тепловой энергии в термопреобразователях на основе термопар.
В приемниках электрической энергии электрическая энергия преобразуется,
например, в механическую (двигатели постоянного тока), тепловую
(электрические печи), химическую (электролизные ванны).
Коммутационная аппаратура, линии и измерительные приборы служат для
передачи электрической энергии от источников, распределения ее между
приемниками и контроля режима работы всех электротехнических устройств.

4. Основные элементы электрической цепи

Графическое изображение электрической цепи называется схемой.
Различают несколько способов изображения цепи.
На рисунке приведено эскизное изображение электротехнических устройств и
способа их соединения в простейшей цепи постоянного тока. Но натурное
изображение электротехнических устройств и их соединений приводит к
громоздким и трудоемким чертежам.

5. Основные элементы электрической цепи

Изображение цепи можно упростить, если каждое электротехническое
устройство заменить (по правилам ГОСТ) его условным обозначением .
Такие графические изображения цепей называются принципиальными схемами
Принципиальная схема показывает назначение электротехнических устройств и
их взаимодействие, но неудобна при расчетах режима работы цепи.
Для того чтобы выполнить расчет, необходимо каждое из электротехнических
устройств представить его схемой замещения.

6. Основные элементы электрической цепи

Схема замещения электрической цепи состоит из совокупности различных
идеализированных элементов, выбранных так, чтобы можно было с заданным
или необходимым приближением описать процессы в цепи.
На рисунке указаны параметры элементов: rл -сопротивление цепи лампы, rv —
сопротивление цепи вольтметра, rA - сопротивление цепи амперметра, Е - ЭДС
аккумулятора и rвт -его внутреннее сопротивление.

7. Основные элементы электрической цепи

Конфигурация схемы цепи определяется следующими понятиями: ветвь, узел,
контур.
Ветвь схемы состоит из одного или нескольких последовательно соединенных
элементов, каждый из которых имеет два вывода (начало и конец), причем к
концу каждого предыдущего элемента присоединяется начало следующего.
Сила тока в пределах ветви одинакова

8. Основные элементы электрической цепи

В узле схемы соединяются три или большее число ветвей (узел a и узел b)
Контур - замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям так, что ни одна
ветвь и ни один узел не встречается больше одного раза.
В дальнейшем вместо термина схема замещения электрической цепи будем
пользоваться сокращенными; схема цепи и, еще короче, схема.

9. Основные элементы электрической цепи

Схема замещения цепи содержит три ветви, причем две состоят из одного
элемента каждая, а третья -из трех элементов

10. Обозначения элементов электрических схем

гальванический и аккумуляторный элементы
электромеханический генератор
термоэлектрический генератор (термопара)
фотоэлемент

11. Обозначения элементов электрических схем

гальванический и аккумуляторный элементы
электромеханический генератор
термоэлектрический генератор (термопара)
фотоэлемент
общее обозначение источника ЭДС постоянного тока

12. Обозначения элементов электрических схем

электродвигатель
резистор
нагревательный элемент
лампа накаливания

13. Обозначения элементов электрических схем

электродвигатель
резистор
нагревательный элемент
электрическая печь нагрева
лампа накаливания

14. Режимы работы электрических цепей

Элементами электрической цепи являются конкретные электротехнические
устройства, которые могут работать в различных режимах.
Режимы работы как отдельных элементов, так и всей электрической цепи
характеризуются значениями тока и напряжения. Поскольку ток и напряжение в общем случае могут принимать любые значения, то режимов может
быть бесчисленное множество.
Рассмотрим наиболее характерные режимы работы электрической цепи.

15. Режимы работы электрических цепей

Режим холостого хода это режим, при котором ток в цепи I = 0, что имеет место
при разрыве цепи.
При холостом ходе напряжение на зажимах источника ЭДС U = Е, поэтому
вольтметр (прибор с очень большим внутренним сопротивлением), будучи включен в такую цепь, измеряет ЭДС источника.

16. Режимы работы электрических цепей

Номинальный режим имеет место тогда, когда источник ЭДС или любой другой
элемент цепи работает при значениях тока, напряжения и мощности, указанных в
паспорте данного электротехнического устройства.
Номинальные значения тока Iном, напряжения Uном и мощности Рном
соответствуют наиболее выгодным условиям работы устройства с точки зрения
экономичности, надежности, долговечности и т. п.

17. Режимы работы электрических цепей

Режим короткого замыкания — это режим, когда сопротивление приемника
равно нулю, что соответствует соединению зажимов источника ЭДС между собой.
Ток в цепи в любом из режимов
При коротком замыкании цепи, когда R = 0, ток достигает
максимального значения Iк = E/Rвт , ограниченного
внутренним сопротивлением Rвт источника ЭДС, а
напряжение на зажимах источника ЭДС U = RI = 0.
Ток короткого замыкания может достигать больших
значений, во много раз превышающих номинальный ток.
Поэтому режим короткого замыкания для большинства
электроустановок является аварийным режимом.

18. Режимы работы электрических цепей

Согласованный режим источника ЭДС и внешней цепи
имеет место, когда сопротивление внешней цепи R = Rвт.
В согласованном режиме ток в цепи
т. е. в два раза меньше тока короткого замыкания.
ЭДС Е источника уравновешивается двумя равными по значению падениями напряжения, обусловленными сопротивлением внешней цепи и внутренним сопротивлением,
т. е. U = 0,5Е.