Основные понятия об электрической цепи

Основы электротехники Расчет электрических цепей

Электрические цепи постоянного тока

Основные понятия об электрической цепи

Электрической цепью называют совокупность соединённых друг с другом источников электрической энергии и нагрузок, по которым может протекать электрический ток. Графическое изображение такой цепи с помощью условных знаков, отражающее реальную взаимосвязь всех элементов между собой, называется принципиальной схемой.

В устройствах для генерирования электрической энергии (источниках электрической энергии) возбуждается электродвижущая сила (ЭДС) в процессе преобразования различных видов энергии в электрическую. Каждый источник характеризуется ЭДС и внутренним сопротивлением. Единицей измерения ЭДС является вольт (В), а сопротивления –ом (Ом).

ЭДС указывает на значение разности отенциалов между зажимами источника при отсутствии тока в нём, а внутреннее сопротивление характеризует его способность отдавать в нагрузку ту или иную мощность. При равном значении ЭДС источники с малым внутренним сопротивлением могут развивать в нагрузке мощность большую, чем те, у которых внутреннее сопротивление велико. Если в условии задачи ничего не говорится о внутреннем сопротивлении источника, то его сопротивление можно считать равным нулю. На принципиальных схемах источник питания можно изображать в виде круга диаметром 10 мм, внутри которого размещается стрелка. Остриё стрелки внутри круга направлено к положительному полюсу источника постоянного тока. Графические методы расчета переходных процессов Электротехнические расчеты

В приёмниках происходит обратное преобразование электрической энергии в другие виды энергии: тепловую, механическую, световую, химическую и т. д. Приёмник энергии можно характеризовать рабочим напряжением, током, мощностью, а также сопротивлением.

На принципиальных схемах приёмники, без раскрытия их сущности, можно изображать в виде прямоугольника размером 4x10 мм.

Источники электрической энергии соединяются с приёмниками линиями электрической связи, которые на принципиальных схемах изображаются отрезками прямых. Сопротивление соединительных проводов в задачах считается равным нулю.

В замкнутой электрической цепи ЭДС источника создает ток. Цепь, в которой значение тока не зависит от времени, называется цепью постоянного тока. Обозначается такой ток прописной печатной буквой I.

Если сопротивление элементов электрической цепи не зависит от тока или напряжения на них, то такие элементы называются линейными. Цепь, содержащая только линейные элементы, называется линейной. При наличии в цепи даже одного нелинейного элемента, сопротивление которого зависит от тока или напряжения, вся цепь считается нелинейной. В задачах контрольных работ  рассматриваются линейные электрические цепи. При решении некоторых задач используется величина, обратная сопротивлению, называемая проводимостью. Измеряется проводимость сименсами (См).

В простейшем случае, элементы цепи могут соединяться последовательно, параллельно и смешанно. Пример последовательного соединения приведен на рисунке 1.1, а. Во всех элементах, включённых последовательно, протекает один и тот же ток. Напряжение на элементах, включённых последовательно, прямо пропорционально их сопротивлению.

4.2. Расчет токов при коротком замыкании полюсов выпрямительного преобразователя

4.2.1. Расчетные схемы и схемы замещения изготовление птс

4.2.1.1. При составлении схемы замещения (черт. 4) параметры элементов расчетной схемы следует привести к ступени напряжения вторичной (вентильной) обмотки преобразовательного трансформатора в системе именованных единиц. Рекомендуемые формулы для расчета параметров схем замещения приведены в приложении 8.

Расчетная электрическая схема (а) и схема замещения (б) электроустановки с выпрямительным агрегатом

Черт. 4

4.2.1.2. Схемы замещения трехфазных вентильных преобразователей, выполненных по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором и по трехфазной мостовой схеме, приведены на черт. 5.

4.2.1.3. Катодный реактор с параметрами Xd, Rd при оценке условий КЗ следует рассматривать как токоограничивающий, а при оценке условий нормальной работы нагрузки на постоянном токе - как сглаживающий.

4.2.1.4. Расчеты токов КЗ в установках, выполненных по схеме двенадцатифазного преобразования, следует выполнять с применением ЭВМ, используя, например, матрично-топологические методы расчета разветвленных цепей.

На рисунке 1.1, б дан пример параллельного соединения потребителей. При этом на всех элементах, включённых параллельно, действует одно напряжение, а токи в этих элементах обратно пропорциональны их сопротивлениям.

Электрические цепи могут быть простыми и сложными.

Основные законы электрических цепей.

Закон Джоуля–Ленца позволяет определить количество тепловой энергии, которая выделяется на сопротивлении r при протекании по нему электрического тока.

Катушка индуктивности или индуктивная катушка – катушка из провода с изолированными витками, обладающая значительной индуктивностью, то есть способностью накапливать магнитное поле, при сравнительно малых значениях ёмкости и активного сопротивления провода катушки.

Катушка индуктивности характеризуется значением индуктивности L, которую измеряют в генри (Гн). Изменение тока через катушку вызывает наведение на выводах катушки электродвижущей силы eL, которая противодействует изменению тока, пытается сохранить неизменным ток  через катушку. 

 Рис.3.2.2. Катушки индуктивности

Индуктивность катушки пропорциональна линейным размерам катушки, магнитной проницаемости сердечника и квадрату числа витков намотки.

 L = \mu_0 \cdot \mu_i \cdot s_e \cdot N^2 / l_e  ,

где:

μ0  магнитная постоянная;

μi  магнитная проницаемость материала сердечника (зависит от частоты);

se  площадь сечения сердечника;

le  длина средней линии сердечника;

N  число витков.

При последовательном соединении катушек общая индуктивность равна сумме индуктивностей всех соединённых катушек:

L = \sum_{i=1}^N L_i .

При параллельном соединении катушек общая индуктивность равна:

L = \frac{1}{\sum_{i=1}^N 1/L_i} .


Расчёт сложной цепи с помощью законов Кирхгофа.