Режими на работа на електрическата верига

За електрическа верига най-характерните режими са натоварване, без товар и режими на късо съединение.

Режим на зареждане… Помислете за работата на електрическа верига, когато е свързана към източник на всеки приемник със съпротивление R (резистор, електрическа лампа и т.н.).

Базиран Законът на Ом NS. и т.н. с. източникът е равен на сумата от напреженията IR на външната секция на веригата и IR0 на вътрешно съпротивление на източника:

Като се има предвид, че напрежението Ui и на клемите на източника е равно на спада на напрежението IR във външната верига, получаваме:

Тази формула показва това NS. и т.н. с. източникът е по -голям от напрежението на неговите клеми със стойността на спада на напрежението вътре в източника… Падането на напрежението IR0 вътре в източника зависи от тока във веригата I (ток на натоварване), който се определя от съпротивлението R на приемника. Колкото по -висок е токът на натоварване, толкова по -ниско е напрежението на клемите на източника:

Спадът на напрежението в източника също зависи от вътрешното съпротивление R0. Зависимостта на напрежението Ui от тока I се изобразява с права линия (фиг. 1). Тази зависимост се нарича външна характеристика на източника.

Пример 1. Определете напрежението на клемите на генератора при ток на натоварване 1200 A, ако е e. и т.н. с. е 640 V, а вътрешното съпротивление е 0,1 Ohm.

Решение. Спад на напрежението във вътрешното съпротивление на генератора

Напрежение на клемата на генератора

От всички възможни режими на натоварване номиналният е най -важният. Номинално е режимът на работа, установен от производителя за това електрическо устройство в съответствие с техническите изисквания за него. Характеризира се с номинално напрежение, ток (точка Н на фиг. 1) и мощност. Тези стойности обикновено са посочени в паспорта на това устройство.

Качеството на електрическата изолация на електрическите инсталации зависи от номиналното напрежение и от номиналния ток — температурата им на нагряване, който определя площта на напречното сечение на проводниците, топлоустойчивостта на приложената изолация и скоростта на охлаждане на инсталацията. Ако номиналният ток бъде превишен за дълго време, това може да повреди инсталацията.

Ориз. 1. Външни характеристики на източника

Режим на готовност… В този режим електрическата верига, свързана към източника, е отворена, т.е.в тока няма верига. В този случай вътрешният спад на напрежението IR0 ще бъде равен на нула

Поради това, в режим на празен ход напрежението на клемите на източника на електрическа енергия е равно на неговото e. и т.н. с. (точка X на фиг. 1). Това обстоятелство може да се използва за измерване на e. и т.н. с. източници на електричество.

Режим на късо съединение. Късо съединение (късо съединение) такъв режим на работа на източника се нарича, когато неговите клеми са затворени от проводник, чието съпротивление може да се счита за равно на нула. Практически c. H. възниква, когато проводниците, свързващи източника към приемника, са свързани помежду си, тъй като тези проводници обикновено имат незначително съпротивление и могат да бъдат приети за нула.

Късо съединение може да възникне в резултат на неправилни действия от страна на персонала, обслужващ електрически инсталации, или ако изолацията на проводниците е повредена. В последния случай тези проводници могат да бъдат свързани чрез земята, която има много ниско съпротивление, или чрез околните метални части (корпуси на електрически машини и апарати, елементи от тялото на локомотива и др.).

Ток на късо съединение

Поради факта, че вътрешното съпротивление на източника R0 обикновено е много малко, преминаващият през него ток се увеличава до много големи стойности. Напрежението в точката на късо съединение става равно на нула (точка К на фиг. 1), тоест електрическата енергия няма да тече към участъка от електрическата верига, разположен зад мястото на късото съединение.

Пример 2. Определете тока на късо съединение на генератора, ако неговият e. и т.н. с. равен на 640 V и вътрешно съпротивление 0,1 ома.

Решение.

Според формулата

Късо съединение е авариен режим, тъй като полученият голям ток може да направи източника неизползваем, както и устройствата, устройствата и проводниците, включени във веригата. Само за някои специални генератори, като например заваръчни, късото съединение не е опасно и е режим на работа.

В електрическа верига токът винаги тече от точки на веригата, които са с висок потенциал, до точки, които са с по -нисък потенциал. Ако някоя точка от веригата е свързана към земята, тогава нейният потенциал се приема за нула. В този случай потенциалите на всички останали точки във веригата ще бъдат равни на напреженията, действащи между тези точки и земята.

Докато се приближавате до заземена точка, потенциалите на различни точки във веригата намаляват, тоест напреженията, действащи между тези точки и земята. Поради тази причина възбуждащите намотки на тягови двигатели и спомагателни машини, при които могат да възникнат големи пренапрежения с резки промени в тока, се опитват да бъдат включени в силовата верига по -близо до „земята“ (зад намотката на котвата).

В този случай по -ниско напрежение ще действа върху изолацията на тези намотки, отколкото ако те са свързани по -близо до контактната мрежа на електрически локомотиви с постоянен ток или към незаземения стълб на токоизправителната инсталация на електрически локомотиви с променлив ток (т.е. те биха били при по -голям потенциал). По същия начин точките на електрическата верига, които са с по -голям потенциал, са по -опасни за човек, който е в контакт с части под напрежение на електрически инсталации. При това той пада под по -високо напрежение спрямо земята.

Трябва да се отбележи, че когато една точка от електрическата верига е заземена, разпределението на токовете в нея не се променя, тъй като това не образува нови клонове, през които биха могли да протичат токове. Ако заземите две (или повече) точки на веригата, които имат различни потенциали, тогава допълнително проводимо разклонение (или разклонения) се образува през земята и разпределението на тока във веригата се променя.

Следователно нарушение или повреда на изолацията на електрическа инсталация, една от точките на която е заземена, създава верига, през която протича ток, който всъщност е ток на късо съединение. Същото се случва и при незаземена електрическа инсталация, когато две точки от инсталацията са заземени. При прекъсване на електрическа верига всички нейни точки до точката на прекъсване са с еднакъв потенциал.