Режимы работы электрических цепей

В зависимости от нагрузки различают следующие режимы работы: номинальный, режим холостого хода, короткого замыкания, согласованный режим.

Рис.1.7

Для схемы, изображенной на рисунке 1.7, по второму закону Кирхгофа:     (1.6),

где IR _вн - падение напряжения внутри источника э.д.с.

IR = U - напряжение на зажимах приёмника.

Из (1.6) получаем

(1.7)

Уравнение (2) описывает зависимость напряжения внешней цепи от тока в ней, оно является внешней характеристикой источника э.д.с. Если E =const и R _вн=const, зависимость U = f (I) является линейной (рис. 1.8).

 

 

Рис.1.8

 

1. Режим холостого хода - это режим, при котором ток в цепи I=0, что имеет место при разрыве цепи, на внешней характеристике ток холостого хода обозначен X.

2. Номинальный режим имеет место, когда источник э.д.с. или любой другой элемент цепи работает при значениях тока, напряжения и мощности, указанных в паспорте данного электротехнического устройства. U _ном, I _ном  и Р _номсоответствуют наиболее выгоднымусловиям работы устройства с точки зрения экономичности, долговечности и т.д. На рис. 11 - это точка Н.

3. Режим короткого замыкания - это режим, когда сопротивление приёмника равно нулю. Из уравнения (1.6) следует, что для любого режима работы цепи . При режимах короткого замыкания R =0, следовательно, ток  и имеет максимальное значение. Значение I _к ограничено значениями R _вн при этом U = RI = 0. На рисунке этот режим обозначен точкой К. Ток короткого замыкания в несколько раз превышает номинальный ток. I _к >> I _ном такой режим работы является аварийным.

4. Согласованный режим - это режим передачи от источника к сопротивлению нагрузки наибольшей мощности. Согласованный режим наступает тогда, когда сопротивление нагрузки становится равным внутреннему сопротивлению источника. При этом в нагрузке выделяется максимальная мощность. Ток равен половине от тока короткого замыкания:

 

; (1.8)

ЭДС уравновешивается двумя равными по значению падениями напряжений.

. На рисунке этот режим обозначен точкой С.

 

 Основные законы электрических цепей

Напряжение на участке цепи

    Под напряжением на участке цепипонимается разность потенциалов между крайними точками этого участка.

 

Рис. 1.9

Пусть ток I течёт от точки а к точке b (рис. 1.9) (от более высокого потенциала к более низкому) следовательно φ _а выше φ _b на величину IR, т.е. φ _а= φ _b+ IR (1.9)

В соответствии с определением, напряжение между точками а и b:  (1.10)

В электротехнике величина IR называется падением напряжения.

Рассмотрим падение напряжения на участке цепи, содержащей э.д.с. (рис. 1.10):

Рис.1.10

Найдём разность потенциалов между точками а и с:

Выразим  через

 - для рис. 1.10а

 - для рис. 1.10б

Так как ток течёт от большего потенциала к меньшему, то для обеих схем:

Таким образом, для рисунка 1.10а:  или

для рисунка 1.10б:  или