теория 2-1. Электрические цепи постоянного тока

• Название: Электрические цепи постоянного тока
• Дата: 01.02.2023
• Размер: 0.87 Mb.
• Имя файла: теория 2-1.docx
• Тип: Документы; #916116

Электрические цепи постоянного тока.
Основа всей электротехники — постоянный ток. Усвоив основные понятия и законы постоянного тока, методы расчета электрических и магнитных цепей, несложно понять все остальное в области электротехники.

Для некоторых приемников постоянный ток является единственно возможным родом тока, а иногда его применение позволяет существенно улучшить технические и эксплуатационные свойства установок.

Электрическая энергия постоянного тока используется, например, для питания электролитических ванн, двигателей постоянного тока многих производственных механизмов и механизмов, различных устройств промышленной электроники, автоматики и т. д.

Электрическую энергию постоянного тока получают в настоящее время чаще всего из электрической энергии переменного тока с помощью полупроводниковых преобразовательных устройств - выпрямителей. Реже для этой цели используют генераторы, приводимые во вращение электрическими и неэлектрическими двигателями, аккумуляторы, гальванические элементы и термогенераторы.

Основные понятия Основными параметрами, характеризующими электрическую энергию, являются ток и напряжение, которые могут изменяться во времени по периодическому закону, либо быть постоянными. Соответственно все устройства и системы, связанные с использованием электроэнергии, разделяют на устройства (системы) постоянного тока и устройства (системы) переменного тока. Первым генератором электрического тока был электрохимический генератор постоянного тока - "вольтов столб" /1799 г./. С этого времени до 70-х годов XIX века электротехника развязалась как техника постоянного тока. Однако, с развитием в конце XIX века техники переменного тока, источники постоянного тока отошли на второй план. Производство, передача, распределение и использование электрической энергии стало осуществляться в основном посредством устройств переменно тока. Несмотря на это, электрические устройства постоянного тока используются довольно широко. Это источники питания технологических установок, которые не могут работать на переменном токе (электролиз, гальванические установки). Устройства постоянного тока широко используются в электрооборудования космических объектов, транспорта, в системах автоматики, для питания теле- и радиоаппаратуры. В настоящее время ученым приходится вновь возвращаться к идее передачи электроэнергии постоянным током. Оказывается ЛЭП постоянного тока при передаче электроэнергии на сверхдальние расстояния более экономичны, чем ЛЭП переменного тока, так как обладают меньшими потерями мощности, сооружения их проще и дешевле, несмотря на необходимость установки двух преобразовательных подстанций (в начале и в конце линии). Кроме того, применение ЛЭП постоянного тока упрощает связь энергосистем и допускает их работу в несинхронном режиме. Таким образом, техника постоянного электрического тока и в настоящее время является важной и развивающейся частью электроэнергетики. В этом разделе рассматриваются основные свойства и методы анализа цепей постоянного тока. Электрическая цепь и её элементы Электрическая цепь - это совокупность электротехнических устройств, предназначенных для генерирования, передачи и преобразования электрической энергии, соединенные между собой электрическими проводами. Например, аккумуляторная батарея, лампа и выключатель, соединенные между собой проводами, образуют электрическую цепь. Отдельные электротехнические устройства, образующие электрическую цепь, называются элементами электрической цепи и делятся на 3 группы: 5 1. Генерирующие устройства (источники электрической энергии) – это элементы электрической цепи, преобразующие различные виды энергии (тепловую, химическую, световую, механическую) в электрическую энергию. 2. Приемные устройства (приемники электрической энергии) – это элементы электрической цепи, преобразующие электрическую энергию в другие виды энергии. 3. Вспомогательные устройства – это элементы электрической цепи, которые предназначены для управления, регулирования режимов работы, защиты, контроля и измерения параметров в электрической цепи и не связаны непосредственно с основным преобразованием энергии. Все электротехнические устройства, являющиеся элементами электрических цепей имеют условные графические обозначения, установленные ГОСТом. Эти условные графические обозначения позволяют графически изображать электрическую цепь. Такое графическое изображение электрической цепи, содержащее условные изображения её элементов и показывающее их соединение, называется принципиальной схемой или схемой электрической цепи. В качестве примера рассмотрим простейшую электрическую цепь, состоящую из источника питания - генератора постоянного тока, приемного устройства - осветительной лампы и выключателя.

Элементы электрических цепей

Все элементы электрических цепей можно разделить на активные и пассивные. Активные элементы цепи – это те элементы, которые индуцируют ЭДС. К ним относятся источники тока, аккумуляторы, электродвигатели. Пассивные элементы – соединительные провода и электроприемники.

Приемники и источники тока, с точки зрения топологии цепей, являются двухполюсными элементами (двухполюсниками). Для их работы необходимо два полюса, через которые они передают или принимают электрическую энергию. Устройства, по которым ток идет от источника к приемнику, являются четырехполюсниками. Чтобы передать энергию от одного двухполюсника к другому им необходимо минимум 4 контакта, соответственно для приема и передачи.

Резисторы – элементы электрической цепи, которые обладают сопротивлением. Вообще, все элементы реальных цепей, вплоть до самого маленького соединительного провода, имеют сопротивление. Однако в большинстве случаев этим можно пренебречь и при расчете считать элементы электрической цепи идеальными. Существуют условные обозначения для изображения элементов цепи на схемах.



Вольт-амперная характеристика – фундаментальная характеристика элементов цепи. Это зависимость напряжения на зажимах элемента от тока, который проходит через него. Если вольт-амперная характеристика представляет собой прямую линию, то говорят, что элемент линейный. Цепь, состоящая из линейных элементов – линейная электрическая цепь. Нелинейная электрическая цепь – такая цепь, сопротивление участков которой зависит от значений и направления токов.

Какие есть способы соединения элементов электрической цепи? Какой бы сложной ни была схема, элементы в ней соединены либо последовательно, либо параллельно.



При решении задач и анализе схем используют следующие понятия:

• 
  Ветвь – такой участок цепи, вдоль которого течет один и тот же ток;
  
• 
  Узел – соединение ветвей цепи;
  
• 
  Контур – последовательность ветвей, которая образует замкнутый путь. При этом один из узлов является как началом, так и концом пути, а другие узлы встречаются в контуре только один раз.
  

Классификация электрических цепей

По назначению электрические цепи бывают:

• 
  Силовые электрические цепи;
  
• 
  Электрические цепи управления;
  
• 
  Электрические цепи измерения;
  

Силовые цепи предназначены для передачи и распределения электрической энергии. Именно силовые цепи ведут ток к потребителю.

Также цепи разделяют по силе тока в них. Например, если ток в цепи превышает 5 ампер, то цепь силовая. Когда вы щелкаете чайник, включенный в розетку, Вы замыкаете силовую электрическую цепь.

Электрические цепи управления не являются силовыми и предназначены для приведения в действие или изменения параметров работы электрических устройств и оборудования. Пример цепи управления – аппаратура контроля, управления и сигнализации.

Электрические цепи измерения предназначены для фиксации изменений параметров работы электрического оборудования.