ЕЛЕКТРОТЕХНІКА У БУДІВНИЦТВІ

Елементи електричних кіл і їхні графічні зображення

Електричне коло, в залежності від характера протікаючого в ньому стру­му називають: «електричне коло постійного струму» або «електричне коло змінного струму». Якщо потрібне уточнення, тоді говорять «електричне коло синусоїдального (несинусоїдального) струму».

Елементи кіл і складені з них електричні кола підрозділяють ще за виглядом характеристик, що виражають, наприклад, залежність їхнього струму від прикладе­ної напруги I(U) - ампер-вольтна характеристика (АВХ). Приклади таких характе­ристик наведені на рис. 1.2. Елементи кіл, АВХ яких є лінійними, називають ліній­ними елементами. Нелінійні характеристики мають нелінійні елементи.

Електричні кола постійного і змінного струмів розрізнюють також за способом з’єднання їхніх елементів - нерозгалужені й розгалужені кола, за числом джерел електричної енергії - кола з одним і декількома джерелами електричної енергії. Електричне коло, що складається з лінійних елементів, називають лінійним ко­лом. Електричне коло, до якого входить хоча би один нелінійний елемент, на­зивають нелінійним колом (рис. 1.2). Приймачі електричної енергії як елементи електричного кола мають властивості поглинати електричну енергію з кола й перетворювати її на інші види енергії (необоротний процес), створювати свої магнітні й електричні поля, енергії яких можуть накопичуватися і за певних умов повертатися назад у коло(оборотний процес). Щоб характеризувати ці властивості, вводять поняття параметрів елемента. У числі параметрів елемен­тів кола розрізняють опір, індуктивність і ємність.

Опір (R) - параметр, що харак­теризує властивість елемента по­глинати енергію з електричного ко­ла й перетворювати її на інші види енергії (теплову або світлову).

Рис.1.2 - Характеристики елементів кола: 1 - лінійна, 2 - нелінійна

Відомо, що потужність (Р, р) перетворення електричної енергії

/7-2

пропорційна квадрату струму (I,

.2,

і ), тому величина цього параметра - опір - визначається відношенням R = Р/I для постійного струму і R = p/i для змінного струму. Одиницею виміру опору є Ом.

Властивість елемента кола створювати власне магнітне поле

(поле самоіндукції), коли в ньому є електричний струм, характеризують пара­метром індуктивності L. Індуктивність є коефіцієнтом пропорційності між струмом (I, і) і потокозчепленням (щ щ) даного пристрою: щ = L I або щ = L і. Його називають коефіцієнтом самоіндукції і вимірюють у Генрі (Г).

Параметр взаємної індуктивності M характеризує властивість першого еле­мента із струмом І1 створювати магнітне поле, що частково зчіплюється з витками w2 другого елемента. Потокозчеплення щ21 другого елемента (перший індекс), що обумовлене струмом І1 першого елемента (другий індекс), називають потокозче­пленням взаємоіндукції другого елемента. Параметр взаємної індуктивності M є коефіцієнтом пропорційності між струмом першого елемента й створеним цим струмом потокозчепленням другого елемента: щ21 = M-11 або щ2ц = M - і1.

Ємність (C) - параметр, що характеризує властивість елемента накопи­чувати заряди або збуджувати ними електричне поле. Цей параметр є коефіціє­нтом пропорційності між напругою і зарядом елемента: q = C U.

У загальному випадку будь-який реальний пристрій має усі три параме­три R, L і С.

Основну властивість джерела електричної енергії - здатність створювати й підтримувати різницю потенціалів на окремих ділянках кола, а також збуджу­вати й підтримувати електричний струм у замкнутому колі - характеризують його електрорушійною силою (ЕРС).

Проходження струму по джерелу супроводжується втратою енергії усере­дині джерела на нагрів. Ці втрати характеризують параметром опору R. Тому па­раметр опору поряд з ЕРС є важливим параметром джерела. У деяких випадках у джерелах змінного струму враховують також параметр індуктивності L.

Елементи кола, роботу яких можна описати за допомогою параметрів R, L, M і С, називають пасивними. Термін "пасивний" підкреслює, що такі елеме­нти не можуть виконати своє призначення без впливу на них сторонніх джерел.

Елементи кола, для опису роботи яких, крім пасивних параметрів, необ­хідно вводити ЕРС або струм, називають активними. До активних елементів відносять джерела електричної енергії і деякі приймачі (акумулятори при заря­дці, двигуни постійного струму та ін.).

Елементи кола, які мають тільки один параметр, називаються ідеальними. Іде­альне джерело ЕРС має тільки параметр Е (величина ЕРС - рис. 1.3, а), ідеальне дже­рело струму - тільки параметр J (величина струму - рис. 1.3, в), ідеальний індуктив­ний елемент (ідеальна індуктивна котушка) - тільки параметр L (рис. 1.3, г), ідеаль­ний ємнісний елемент (ідеальний конденсатор) - тільки параметр C (рис. 1.3, д); тіль­ки один параметр опору R має резистивний елемент (резистор) (рис. 1.3, е).

С

R

L

Джерела електричної енергії розділяють на джерела ЕРС і джерела стру­му, схеми заміщення яких показані на рис. 1.4. Властивості джерела електрич­ної енергії визначаються його вольт-амперною (зовнішньою) характеристикою - залежністю вихідної напруги від струму U(I).

RH

b

Рис.1.4 - Схеми заміщення джерел ЕРС (а) і струму (б)

Якщо в схемі кола внутрішній опір джерела електричної енергії Re малий у порівнянні з опором навантаження Rh, то справедлива нерівність Re I << E. У цьо­му випадку напруга між виводами джерела електричної енергії практично не за­лежить від струму, тобто U = Е = const, і джерело називається джерелом ЕРС.

Джерело з малим внутрішнім опором можна замінити ідеалізованою мо­деллю в якій Re = 0. Таке джерело називають ідеальним джерелом ЕРС з од­ним параметром Е = U. Напруга на вихідних затискачах ідеального джерела ЕРС не залежить від струму, а його зовнішня характеристика має вигляд прямої U = Е = const (рис. 1.5,а).

Якщо в схемі кола внутрішній опір джерела електричної енергії на багато ра­зів більше опору навантаження (R0 >> RK), то його струм I = E/(R0 + RK) ~ ~E/R0 = J = const не залежить від опору навантаження і джерело називається джерелом струму.

Джерело з великим внутрішнім опором можна замінити ідеалізова­ною моделлю, в якій R0 = да і E = да і для якої є справедливим вираз E/R0 = J. Таке джерело називають ідеальним джерелом струму з од­ним параметром J. Струм джерела струму не залежить від напруги на його вихідних затискачах, а його зовнішня характеристика має ви­гляд прямої I=J = const (рис. 1.5,б).

Графічне зображення електричного кола за допомогою умовних позна­чень його елементів називають схемою кола.

На рис. 1.6, як приклад, наведено схему найпростішого електричного кола постійного струму, що складається з джерела (акумуляторної батареї) Е з внутрі­шнім опором R0, амперметра РА, вимикача S і приймача (електричної лампочки HL).

Вивчення властивостей електричного кола і його елементів з урахуван­ням усіх параметрів є досить складним, тому для спрощення аналізу реальне коло представляють його моделлю - набором ідеальних елементів.

Графічне зображення кола, в якому замість реальних пред­ставлені ідеальні елементи, нази - HL вають схемою заміщення кола.

Ідеальні елементи в схемі заміщення дозволяють врахувати параметри, які суттєво вплива­ють на фізичні процеси в колі. Параметри реальних елементів, що не мають істотного впливу на фізичні процеси, при цьому не враховують.

Той самий елемент кола може бути зображений різними схемами замі­щення залежно від того, для яких цілей ця схема призначена. Наприклад, індук­тивну котушку в колі постійного струму для врахування її нагріву подають у схемі заміщення тільки одним резистивним елементом. Але при вивченні фізи­чних процесів у котушці із змінними струмами її представляють послідовно з'єднаними резистивним і індуктивним ідеальними елементами. А у випадку роботи котушки в колах високої частоти для неї складають схему заміщення з резистивного, індуктивного і ємнісного елементів.

При розробці проектної і конструкторської документації на електрообла­днання застосовують електричні схеми, які, на відміну від схем заміщення, ви­конують в строгій відповідності до чинних на даний момент часу стандартів,

наприклад, стандартів ЄСКД - Єдиної системи конструкторської документації. При розробці стандартів на правила оформлення графічних документів урахо­вують рекомендації міжнародних організацій: ІСО (Міжнародна організація із стандартизації), МЕК (Міжнародна електротехнічна комісія) та ін. Розрізняють схеми електричні принципові, структурні, функціональні, монтажні.

Як приклад на рис. 1.7 показана схема заміщення кола змінного струму, що складається з джерела змінної ЕРС е, опору проводів лінії електричного жи­влення Дл і паралельно з’єднаних споживачів електричної енергії (конденсатор C і освітлювальна лампа HL).

Частину кола, що має два полюси, називають двополюсником. Розрізняють двополюсники активні (що містять джерела) і пасивні (що не містять джерела).

З'єднання елементів кола, при якому по всіх ділянках проходить той са­мий струм, називають послідовним з'єднанням. Будь-який замкнутий шлях, що проходить по декількох послідовно з’єднаних ділянках, називають контуром електричного кола.

Ділянку кола, уздовж якої в будь-який момент часу струм має одне і теж зна­чення, називають гілкою, а місце з'єднання трьох або більшого числа гілок - вузлом.

r З'єднання, при якому дві

а — c або більше гілки приєднані до

С

HL

Дл

Рис.1.7 - Схема кола змінного струму

однієї пари вузлів, називають паралельним з’єднанням. Еле­ктричне коло з паралельними і послідовними гілками назива­ють розгалуженим колом. Роз­галужене коло - це багатокон - турне коло. Коло, показане на рис. 1.6 - одноконтурне, а коло на рис.1.7 - двоконтурне.

Для однозначності опису процесів, що відбуваються в якому-небудь еле­менті кола, необхідно знати не тільки величини його струму й напруги, але та­кож їхні напрямки в певний момент часу. Один з двох можливих напрямків струму в елементі беруть за основний і вказують його на схемі стрілкою. Стрі­лки, поставлені на схемах, вказують позитивні напрямки ЕРС, напруг і стру­мів. Якщо значення цих величин від’ємні, то їхні дійсні напрямки протилежні вказаним на схемі стрілками.

Добавить комментарий

ЕЛЕКТРОТЕХНІКА У БУДІВНИЦТВІ

Захисне заземлення і занулення

Одним з найбільш важливих заходів, що значно підвищують електробезпеку працюючих на будівництві людей, є правильне влаштування захисного заземлення. Захисне заземлення являє собою з'єднання металевих частин електрооблад­нання і установок за допомогою …

Класифікація умов робіт за ступенем електробезпеки

Роботи, здійснені в діючих електроустановках, щодо заходів безпеки під­розділяють на такі категорії: при повному знятті напруги; з частковим зняттям напруги; без зняття напруги поблизу і на струмоведучих частинах; без зняття …

Дія електричного струму на організм людини

Електричний струм, що діє на організм людини, може привести до насту­пних видів ураження: електричному удару, опіку, металізації шкіри, електрич­ному знаку, механічному пошкодженню, електроофтальмії. При проходженні електричного струму через організм людини …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua