Tryby pracy obwodu elektrycznego

Dla obwodu elektrycznego najbardziej charakterystycznymi trybami są tryby obciążenia, bez obciążenia i zwarcia.

Tryb ładowania… Rozważmy działanie obwodu elektrycznego, gdy jest on podłączony do źródła dowolnego odbiornika o rezystancji R (rezystor, lampa elektryczna itp.).

Na podstawie Prawo Ohma NS. itp. c. źródło jest równe sumie napięć IR zewnętrznej części obwodu i IR0 z rezystancja wewnętrzna źródła:

Zakładając, że napięcie Ui i na zaciskach źródła jest równe spadkowi napięcia IR w obwodzie zewnętrznym, otrzymujemy:

Ta formuła pokazuje, że NS. itp. c. źródło jest większe od napięcia na jego zaciskach o wartość spadku napięcia wewnątrz źródła... Spadek napięcia IR0 wewnątrz źródła zależy od prądu w obwodzie I (prądu obciążenia), który jest określony przez rezystancja R odbiornika. Im wyższy prąd obciążenia, tym niższe napięcie na zaciskach źródła:

Spadek napięcia na źródle zależy również od rezystancji wewnętrznej R0.Zależność napięcia Ui od prądu I przedstawia linia prosta (rys. 1). Ta zależność nazywana jest zewnętrzną charakterystyką źródła.

Przykład 1. Określ napięcie na zaciskach generatora przy prądzie obciążenia 1200 A, jeśli e. itp. s. wynosi 640 V, a rezystancja wewnętrzna wynosi 0,1 oma.

Odpowiedź. Spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej generatora

Napięcie na zaciskach generatora

Ze wszystkich możliwych trybów obciążenia najważniejszy jest nominalny. Nominalny to tryb działania ustalony przez producenta dla tego urządzenia elektrycznego zgodnie z jego wymaganiami technicznymi. Charakteryzuje się napięciem znamionowym, prądem (punkt H na rys. 1) i mocą. Wartości te są zwykle wskazane w paszporcie tego urządzenia.

Jakość izolacji elektrycznej instalacji elektrycznych zależy od napięcia znamionowego i prądu znamionowego — ich temperatura ogrzewania, która określa pole przekroju poprzecznego przewodów, opór cieplny zastosowanej izolacji oraz szybkość chłodzenia instalacji. Długotrwałe przekraczanie prądu znamionowego może spowodować uszkodzenie instalacji.

Ryż. 1. Cechy zewnętrzne źródła

Tryb czuwania… W tym trybie obwód elektryczny podłączony do źródła jest otwarty, tj. nie ma obwodu w prądzie. W takim przypadku wewnętrzny spadek napięcia IR0 wyniesie zero

Dlatego w trybie bezczynności napięcie na zaciskach źródła energii elektrycznej jest równe jego e. itp. (punkt X na ryc. 1). Tę okoliczność można wykorzystać do pomiaru e. itp. v. źródła energii elektrycznej.

Tryb zwarcia. Zwarcie (zwarcie) taki tryb działania źródła nazywa się, gdy jego zaciski są zamknięte drutem, którego rezystancję można uznać za równą zeru. praktycznie ok. H. występuje, gdy przewody łączące źródło z odbiornikiem są ze sobą połączone, ponieważ przewody te mają zwykle znikomą rezystancję i można je przyjąć za zero.

Do zwarcia może dojść w wyniku niewłaściwych działań osób obsługujących instalacje elektryczne lub w przypadku uszkodzenia izolacji przewodów. W tym drugim przypadku przewody te można łączyć przez uziemienie, które ma bardzo małą rezystancję lub przez otaczające je części metalowe (obudowy maszyn i aparatów elektrycznych, elementy pudła lokomotywy itp.).

Prąd zwarcia

Ze względu na to, że rezystancja wewnętrzna źródła R0 jest zwykle bardzo mała, przepływający przez nie prąd wzrasta do bardzo dużych wartości. Napięcie w miejscu zwarcia staje się zerowe (punkt K na rys. 1), czyli energia elektryczna nie popłynie do odcinka obwodu elektrycznego znajdującego się za miejscem zwarcia.

Przykład 2. Określ prąd zwarciowy generatora, jeśli jego e. itp. o napięciu równym 640 V i rezystancji wewnętrznej 0,1 oma.

Odpowiedź.

Zgodnie z formułą

Zwarcie jest trybem awaryjnym, ponieważ wynikający z tego duży prąd może spowodować, że źródło będzie bezużyteczne, a także urządzenia, urządzenia i przewody zawarte w obwodzie. Tylko w przypadku niektórych specjalnych generatorów, takich jak generatory spawalnicze, zwarcie nie jest niebezpieczne i jest trybem pracy.

W obwodzie elektrycznym prąd zawsze płynie z punktów obwodu o wyższym potencjale do punktów o niższym potencjale. Jeśli jakikolwiek punkt obwodu jest podłączony do masy, wówczas jego potencjał przyjmuje się jako zero. W takim przypadku potencjały wszystkich innych punktów w obwodzie będą równe napięciom działającym między tymi punktami a ziemią.

Gdy zbliżasz się do uziemionego punktu, zmniejszają się potencjały różnych punktów w obwodzie, to znaczy napięcia działające między tymi punktami a ziemią. Z tego powodu uzwojenia wzbudzenia silników trakcyjnych i maszyn pomocniczych, w których mogą wystąpić duże przepięcia przy nagłych zmianach prądu, starają się być włączone w obwód mocy bliżej „masy” (za uzwojeniem twornika).

W takim przypadku na izolację tych uzwojeń będzie oddziaływać mniejsze napięcie, niż gdyby były one podłączone bliżej sieci trakcyjnej lokomotyw elektrycznych prądu stałego lub do nieuziemionego bieguna instalacji prostownika lokomotyw elektrycznych prądu przemiennego (tj. potencjał). W ten sam sposób punkty obwodu elektrycznego, które mają wyższy potencjał, są bardziej niebezpieczne dla osoby, która ma kontakt z częściami instalacji elektrycznej pod napięciem. Jednocześnie spada pod wyższym napięciem względem ziemi.

Należy zauważyć, że gdy punkt w obwodzie elektrycznym jest uziemiony, rozkład prądów w nim nie zmienia się, ponieważ nie tworzy to nowych gałęzi, przez które mogą płynąć prądy.Jeśli uziemisz dwa (lub więcej) punkty w obwodzie, które mają różne potencjały, wtedy przez ziemię utworzy się dodatkowa przewodząca gałąź (lub gałęzie) i zmieni się rozkład prądu w obwodzie.

Dlatego naruszenie lub uszkodzenie izolacji instalacji elektrycznej, której jeden z punktów jest uziemiony, tworzy obwód, przez który przepływa prąd będący w rzeczywistości prądem zwarciowym. To samo dzieje się z nieuziemioną instalacją elektryczną, gdy uziemione są dwa punkty instalacji. Kiedy obwód elektryczny jest przerwany, wszystkie jego punkty aż do punktu przerwania mają ten sam potencjał.