§ 11. последовательное, параллельное и смешанное соединения резисторов (приемников электрической энергии)

Содержание

КПД источника энергии

Кроме внутреннего сопротивления RВН и ЭДС Е источник энергии характеризуется также коэффициентом полезного действия КПД при работе на конкретную нагрузку RН.

Коэффициентом полезного действия КПД источника энергии называется отношение мощности приёмника энергии (мощности нагрузки) или полезной мощности РН к мощности источника энергии Р. Как известно мощность выражается произведением напряжения на ток протекающий через источник энергии, то есть по отношению к источнику энергии это будет

где PBH – мощность потерь внутри источника энергии.

Таким образом, КПД будет равен

Из вышесказанного возникает резонный вопрос, при каком КПД в нагрузку отдается наибольшая мощность? Можно было бы предположить, что максимальная мощность в нагрузку поступает при КПД η = 1 или 100 %, однако в этом случае напряжение U на источнике питания равняется ЭДС Е, то есть ток в цепи равен нулю I = 0, а значит и мощность на нагрузке также равна нулю Р = 0

Данный режим называется режимом холостого хода.

Другой случай, когда КПД η = 0, в этом случае ток имеет максимальное значение и фактически ограничен лишь внутренним сопротивлением источника питания I = E/RBH. Следовательно, напряжение нагрузки равно нулю UH = 0  и мощность в нагрузке также нулевая Р = 0

Данный режим называется режимом короткого замыкания.

Не вдаваясь в длинные расчёты сказу сразу, что максимальная мощность на нагрузке выделяется при КПД η = 0,5 или 50 %, в этом случае напряжение на нагрузке равно падению напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания UH = UBH, то есть сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника питания.

Данный режим называется режимом согласованной нагрузки.

В данном режиме работает большинство слаботочных устройств автоматики, телемеханики и электросвязи, где низкий КПД не влечёт значительных потерь энергии. Однако в мощных устройствах стараются проектировать устройства так чтобы КПД η = 0,95…0,98.

4.3. Соотношения между линейными и фазными величинами напряжений и токов при соединении звездой

При
наличии нулевого провода (рис. 4.7):

Рис. 4.7

(4.6)

По
I
закону Кирхгофа – ток в нулевом проводе
равен геометрической сумме фазных
токов:

.
(4.7)

Рис. 4.8

По
II
закону Кирхгофа для трех контуров
имеем (рис.4.8):

,

откуда

(4.8)

Линейные
напряжения равны геометрической разности
соответствующих фазных напряжений.

Всоответствии с уравнением (4.8) построим
топографическую векторную диаграмму
приемника. Вектора линейных напряжений
оказываются направленными противоположно
стрелкам этих напряжений на расчетной
схеме.

Так,
вектор
стрелкой направлен к точке «а»
(рис. 4.9). Это произошло потому, что имеет
смысл поддерживать аналогию с постоянным
током, где

Uав=
а
в.

(4.9)

Для
фазных и линейных ЭДС соотношения
аналогичны (4.8).

Рис.
4.9

Для симметричной системы
имеем:

Uа
= Uв
= Uс
= Uф
,

Ia= Iв
= Iс
= Iф,

I= 0,

а
= в
= с
= .

Построим
векторную диаграмму для симметричной
системы согласно (4.8) (рис. 4.10).

Из
о’
mn
следует:0’m=0’ncos
30

,

Uл
=U
ф,

U=Uф, I=Iф, I=0. Рис.
4.10

Параллельное соединение приемников энергии

Ещё одним способом соединения приемников электрической энергии является параллельное соединение, которое характеризуется тем, что к одним и тем же узлам электрической цепи присоединены несколько преемников энергии. Пример такого соединения показан на рисунке ниже

Электрическая цепь на рисунке состоит из трёх параллельных ветвей с сопротивлениями нагрузки R1, R2 и R3. Цепь подключена к источнику энергии с напряжением U, через цепь протекает электрический ток с силой I. Таким образом, через каждую ветвь протекает ток равный отношению напряжения к сопротивлению каждой ветви

Так как все ветви цепи находятся под одним напряжением U, то токи приемников энергии обратно пропорциональны сопротивлениям этих приемников, а следовательно параллельно соединённые приемники энергии можно заметь одним приемником энергии с соответствующим эквивалентным сопротивлением, согласно следующих выражений

Таким образом, при параллельном соединении эквивалентное сопротивление всегда меньше самого малого из параллельно включенных сопротивлений.

Источники электрической энергии.

Из самого названия можно догадаться, какую роль играют в электроэнергетике эти устройства, но все же я объясню. Источник электрической энергии — устройство, механизм от которого потребители получают электрическую энергию по средству передаточных устройств. Не имеет значения какого рода тока является этот источник, а также электрическая энергия является генерируемой или запасенной. Источниками электрической энергии могут быть: все виды и типы генераторов, вторичные обмотки трансформаторов и автотрансформаторов, различные гальванические элементы, аккумуляторные батареи, солнечные батареи, различные пьезо элементы и даже грозовой разряд (молния) является источником электрической энергии. 

Как видите существует множество видов источников электрической энергии, что способствует широкому распространению электрической энергии.

Цели соединения источников электрической энергии.

Стоит отметить, что последовательное соединение источников электроэнергии нашло широкое применение лишь для источников постоянного тока, а именно гальванические элементов. В современной электроэнергетике широко распространено параллельное соединение источников электрической энергии. Это объясняется тем, что в современной системе электроснабжения отпадает необходимость в увеличении напряжения таким способом, эту функцию отлично выполняют повышающие трансформаторы. Тем более, что при последовательном соединении, при выходе из строя одного из источников, вся цепь обрывается и потребители обесточиваются. А вот параллельное соединение может похвастаться своими плюсами. Оно позволяет повысить мощность всей сети. Является очень удобным, так как при выходе из строя или необходимости в ремонте одного из источников электрической энергии нет необходимость лишать потребителей электрической энергии.

Параллельное соединение источников электрической энергии на столько удобно, что во времена советского союза, да и сейчас, но не так масштабно соединяли все электрические станции в одну энергосистему, что повышало качество снабжения электрической энергией, так как не было дефицита мощности, а также позволяли выводить целые станции и подстанции в ремонт без перебоев в электроснабжении и конечно же все они соединялись параллельно.

Фазные и линейные напряжения и токи

В трехфазных электрических сетях существуют два вида напряжений и токов — линейные и фазные.

Под фазным напряжением понимают напряжение между началом и концом отдельной фазы электроприемника, а под фазным током – ток, протекающий в одной из фаз электроприемника.

При использовании соединения в звезду (см. рисунки выше) фазными напряжениями будут U / a, U / b, U / c, и, соответственно токами Ia, Ib, Ic. При использовании соединения обмоток генератора или же нагрузки треугольником фазными напряжениями, соответственно, будут U / a, U / b, U / c, а токами Iac, Iba, Icb.

Линейными напряжениями будут напряжения между началами фаз или же между линейными проводами. Линейным током будет называться ток, который протекает в проводах линейных между источником питания и соответствующей нагрузкой.

При использовании соединении в звезду токи линейные будут с фазными равны, а линейные напряжения с таким типом соединения будут равны Uab, Ubc, Uca. При использовании соединения в треугольник ситуация противоположна – линейные и фазные напряжения равны, а токи линейные будут равны Ia, Ib, Ic.

При расчете и анализе трехфазных цепей не последнее значение имеет положительное направление ЭДС токов и напряжений, так как от направления этих ЭДС напрямую зависит знак в уравнениях, которые составляются по закону Кирхгофа, и, как следствие, соотношение на векторных диаграммах между векторами.

Функции различных частей цепи

Каждый элемент электрической цепи выполняет свои специфические функции.

Источник тока снабжает энергией приемники тока – потребители.

Соединительные провода доставляют энергию от источника к потребителям.

Всевозможные кнопки, выключатели, рубильники, применяют в нужные моменты времени для подключения потребителей к источнику тока, а, так же, их отключения от источника.

Рис. 4. Каждый элемент электрической цепи выполняет определенные функции

Поэтому любая замкнутая цепь состоит из элементов, способных проводить электрический ток — проводников.

Если разомкнуть (разорвать) цепь в какой-либо ее части, то электрический ток перестанет по ней протекать. Разрывают цепь в нужные моменты времени с помощью всевозможных выключателей.

Рис. 5. Если цепь разомкнуть, ток прекратится

Источники электрической энергии.

Из самого названия можно догадаться, какую роль играют в электроэнергетике эти устройства, но все же я объясню. Источник электрической энергии — устройство, механизм от которого потребители получают электрическую энергию по средству передаточных устройств. Не имеет значения какого рода тока является этот источник, а также электрическая энергия является генерируемой или запасенной. Источниками электрической энергии могут быть: все виды и типы генераторов, вторичные обмотки трансформаторов и автотрансформаторов, различные гальванические элементы, аккумуляторные батареи, солнечные батареи, различные пьезо элементы и даже грозовой разряд (молния) является источником электрической энергии.

Как видите существует множество видов источников электрической энергии, что способствует широкому распространению электрической энергии.

Как элементы электрической цепи обозначают на схемах

Для наглядности способы соединения элементов изображают графически. Такие чертежи называют принципиальными электрическими схемами (рис. 6). Чтобы не рисовать элементы в подробностях, для них придумали упрощенные обозначения.

Рис. 6. Пример цепи и ее электрической схемы

Обозначение каждого элемента стандартизировали. Благодаря стандартам, схема цепи, составленная в какой-либо стране, может быть прочитана и воспроизведена в другой части мира.

На рисунке 7 приведены обозначения, принятые в странах СНГ и некоторых странах Европы.

Рис. 7. Условные обозначения некоторых элементов электрической цепи

Рядом с графическим символом указывают буквенные обозначения. Элементы на схемах принято обозначать латинскими буквами так:

  • гальваническую батарею GB или B. В качестве источника тока для компактных электронных устройств часто применяют аккумуляторы, или батарейки;
  • выключатель – SA, кнопка —  SB; Для кнопок и выключателей иногда используют только одну букву S;
  • проводник, обладающий сопротивлением – R;
  • соединительные клеммы — буквами XT;
  • символом FU — плавкий предохранитель. Он служит для защиты схемы и из строя первым, как только ток превысит определенный порог, указанный на таком предохранителе;
  •  нагревательный элемент электроплит и других обогревателей — символом EK;
  • лампу накаливания – HL или HA;
  • разъем вилка-розетка – XS;
  • электродвигатель постоянного тока – M;
  • электромеханический звонок – HA.

Часто бывает так, что на схемах присутствуют элементы, обозначаемые одинаковыми графическими значками. Чтобы различать их, дополнительно вводят цифровую нумерацию (рис. 8).

Рис. 8. Для нескольких одинаковых элементов цепи применяют цифровую нумерацию

Например, первую лампу обозначают HL1, вторую – HL2, и так далее.

Примечание: В Северной Америке и Японии графические обозначения некоторых элементов отличаются.

Существует еще одно, полезное для составителя схем, правило.

Благодаря такому правилу, одну и ту же схему можно нарисовать различными способами (рис. 9).

Рис. 9. Элементы цепи можно передвигать по схеме, если это не нарушает соединений

Применение параллельного и последовательного соединения в электротехнике

Параллельное соединение активно применяется для монтажа проводки и цепей в различных видах электрического оборудования и приборов. Оно дает возможность подключить электрические устройства к электросети независимо друг от друга.

Последовательное соединение используют, когда нужно обеспечить включение и отключение определенных приборов. Именно по этой схеме подсоединяются выключатели и тумблеры. Также схема хорошо подходит в тех случаях, когда необходимо сформировать электроцепь из потребителей с малым значением номинального напряжения.

При параллельном соединении конденсаторов совокупная емкость равняется сумме емкостей каждого полупроводника. В случае применения последовательного соединения конденсаторов, результирующая емкость уменьшается вдвое. Это свойство также используется при формировании электроцепей.

Что такое параллельное соединение проводников

При данном способе в составе схемы в крайних точках соединяются начала и концы всех нагрузок, подключенных к источнику электротока. Сами же нагрузки размещаются параллельно по отношению друг к другу. Количество подключенных по такой схеме компонентов не ограничивается. Схема используется во многих сферах, позволяя решать разные задачи компоновки сетей. Например, часто задействуют параллельное соединение аккумуляторов.

При контрольном измерении значения вольтажа электроприборов вольтметр будет показывать одинаковые величины. Это означает, что электронапряжение на каждой нагрузке будет равняться общей величине вольтажа, действующего в электрической цепи.

Особенностью схемы параллельного соединения можно назвать разветвление цепи. В месте разветвления происходит деление заряда с направлением его частей по отдельной линии к соответствующему проводнику. Поэтому общая величина тока будет равна суммарному значению токов на каждой из включенных нагрузок.

Совокупное электрическое сопротивление всей электроцепи имеет меньшее абсолютное значение, по сравнению с каждым из приборов.

Для чего рисуют точки на схемах

Чтобы обозначить соединение элементов на схемах, используют точки. Нарисованная точка указывает на наличие контакта между токоведущими проводниками (рис. 10).

Рис. 10. Ставьте точку там, где проводники соединяются

На следующем рисунке приведен пример использования точек на простых схемах, состоящих из батареек и лампочек. Рисунок 11а содержит соединение нескольких проводящих дорожек. Благодаря соединениям заряды во время протекания тока могут перемещаться из одного проводника в другой.

Рис. 11. А) – две лампы подключены к общему источнику тока. Б) – каждая лампа подключена с своему собственному источнику, проводники не соединяются

А на рисунке 11б представлено пересечение изолированных проводников. Соединений между такими проводниками нет и, ток из одного проводника во второй проводник проникать не будет.

Презентация на тему: » Смешанное соединение проводников. Решение задач. ЦЕЛЬ УРОКА: Закрепить знания учащихся о различных соединениях проводников и сформировать умение рассчитывать.» — Транскрипт:

1

Смешанное соединение проводников. Решение задач. ЦЕЛЬ УРОКА: Закрепить знания учащихся о различных соединениях проводников и сформировать умение рассчитывать параметры комбинированных цепей.

2

Обобщение материала предыдущих уроков. Что такое последовательное соединение? (Определение и схема) Что такое параллельное соединение? (Определение и схема) Сформулируйте закон Ома.

3

Заполнить таблицу: ПоследовательноеПараллельное Сила тока Напряжение Сопротивление

4

Решение задач. I. Ч етыре одинаковые лампы соединены так, как показано на рисунке, и подключены к источнику постоянного напряжения. Как изменится накал каждой из ламп, если лампа 4 перегорит?

5

Задача 2. Определите сопротивление участка цепи, при соединении в точках В и Д, если R1=R2=R3=R4=2 Ом Изменится ли сопротивление участка цепи при соединении в точках А и С? Дано: R1=2 Ом R2=2 Ом R3=2 Ом R4=2 Ом Найти: Rоб-? Решение: R1,4=R1+R4, R1,4=2+2=4 (Ом) R2,3=R2+R3, R2,3=2+2=4 (Ом) Rоб= (R1-4)/2, Rоб=4/2=2 (Ом) Ответ: Rоб=2 Ом.

6

Задача 3. Как нужно соединить четыре резистора, сопротивления которых 0,5 Ом, 2 Ом, 3,5 Ом, 4 Ом, чтобы их общее сопротивление было 1 Ом?

7

Дано: R1=0,5 ОмR2=2 ОмR3=3,5 ОмR4=4 ОмRоб=1 Ом Определить способ соединения. Решение: R1,3=R1+R3, R1,3=0,5+3,5=4(Ом) R1,3,4= (R1,3)/2; R1,3,4=4/2=2 (Ом) Rоб= R2/2, Rоб=2/2=1 (Ом) Значит R1,3-последовательно, R1,3 и R4-параллельно, R1,3,4 и R2- параллельно.

8

Тест Опрос. Вариант Начертите схему последовательного соединения 2 резисторов 1 Ом соединения 2 резисторов 1 Ом и 2 Ом. В каком из них сила тока больше? и 2 Ом. В каком из них сила тока больше? 2. Сколько одинаковых резисторов было соединено параллельно, если каждый из них имеет сопротивление 600 Ом, а их общее сопротивление составило 50 Ом? 3. Проводники сопротивлением 15 Ом и 20 Ом соединили последовательно. Чему равно их общее сопротивление? 4. Опираясь на решение задачи3, определить напряжение цепи при силе тока 2А. 5. Вычислить сопротивление цепи, если R1= R2= R3=1 Ом, R4=3 Ом Вариант Начертите схему параллельного соединения 2 резисторов 1 Ом и 2 Ом. В каком из них напряжение больше? 2. Сколько одинаковых резисторов было соединено последовательно, если каждый из них имеет сопротивление 50 Ом, а их общее сопротивление составило 600 Ом? 3. Проводники сопротивлением 10 Ом и 10 Ом соединили параллельно. Чему равно их общее сопротивление? 4. Опираясь на решение задачи3, определить силу тука при напряжении 12В. 5. Вычислить сопротивление цепи, если R2= R3= R4=2 Ом, R1=6 Ом.

9

Ответы. Вариант n= Ом В 5. 1,5 Ом Вариант n= Ом 4. 2,4 А 5. 3 Ом

10

Домашнее задание По горизонтали: По горизонтали: 1. Отрицательно заряженная частица, входящая в состав атома. 1. Отрицательно заряженная частица, входящая в состав атома. 2. Нейтральная частица, входящая в состав атомного ядра. 2. Нейтральная частица, входящая в состав атомного ядра. 3. Физическая величина, характеризующая противодействие, оказываемое проводником электрическому току. 3. Физическая величина, характеризующая противодействие, оказываемое проводником электрическому току. 4. Единица электрического заряда. 4. Единица электрического заряда. 5. Прибор для измерения силы тока. 5. Прибор для измерения силы тока. 6. Физическая величина, равная отношению работы тока к переносимому заряду. 6. Физическая величина, равная отношению работы тока к переносимому заряду. По вертикали: По вертикали: 1. Процесс сообщения телу электрического заряда. 1. Процесс сообщения телу электрического заряда. 2. Положительно заряженная частица, входящая в состав атомного ядра. 2. Положительно заряженная частица, входящая в состав атомного ядра. 3. Единица напряжения. 3. Единица напряжения. 4. Единица сопротивления. 4. Единица сопротивления. 5. Атом, присоединивший или потерявший электрон. 5. Атом, присоединивший или потерявший электрон. 6. Направленное движение заряженных частиц. 6. Направленное движение заряженных частиц.

Формула параллельного соединения резисторов

Общее сопротивление нескольких резисторов соединенных параллельно определяется по следующей формуле:

Ток, протекающий через отдельно взятый резистор, согласно закону Ома, можно найти по формуле:

Пример  №1

При разработке устройства, возникла необходимость установить резистор с сопротивлением 8 Ом. Если мы просмотрим весь номинальный ряд стандартных значений резисторов, то мы увидим, что резистора с сопротивлением в 8 Ом в нем нет.

Выходом из данной ситуации будет использование двух параллельно соединенных резисторов. Эквивалентное значение сопротивления для двух резисторов соединенных параллельно рассчитывается следующим образом:

Данное уравнение показывает, что если R1 равен R2, то сопротивление R составляет половину сопротивления одного из двух резисторов. При R = 8 Ом, R1 и R2 должны, следовательно, иметь значение 2 × 8 = 16 Ом.
Теперь проведем проверку, рассчитав общее сопротивление двух резисторов:

Таким образом, мы получили необходимое сопротивление 8 Ом, соединив параллельно два резистора по 16 Ом.

Пример расчета №2

Найти общее сопротивление  R из трех параллельно соединенных резисторов:

Общее сопротивление R рассчитывается по формуле:

Этот метод расчета может быть использованы для расчета любого количества отдельных сопротивлений соединенных параллельно.

Один важный момент, который необходимо запомнить при расчете параллельно соединенных резисторов – это то, что общее сопротивление всегда будет меньше, чем значение наименьшего сопротивления в этой комбинации.

Как рассчитать сложные схемы соединения резисторов

Более сложные соединения резисторов могут быть рассчитаны путем систематической группировки резисторов. На рисунке ниже необходимо посчитать общее сопротивление цепи, состоящей из трех резисторов:

Резисторы R2 и R3 соединены последовательно (группа 2). Они в свою очередь соединены параллельно с резистором R1 (группа 1).

Последовательное соединение резисторов группы 2 вычисляется как сумма сопротивлений R2 и R3:

В результате мы упрощаем схему в виде двух параллельных резисторов. Теперь общее сопротивление всей схемы можно посчитать следующим образом:

Расчет более сложных соединений резисторов можно выполнить используя законы Кирхгофа.

Ток, протекающий в цепи параллельно соединенных резисторах

Общий ток I протекающий в цепи параллельных резисторов равняется сумме отдельных токов, протекающих во всех параллельных ветвях, причем ток в отдельно взятой ветви не обязательно должен быть равен току в соседних ветвях.

Несмотря на параллельное соединение, к каждому резистору приложено одно и то же напряжение. А поскольку величина сопротивлений в параллельной цепи может быть разной, то и величина протекающего тока через каждый резистор тоже будет отличаться (по определению закона Ома).

Рассмотрим это на примере двух параллельно соединенных резисторов. Ток, который течет через каждый из резисторов ( I1 и I2 ) будет отличаться друг от друга поскольку сопротивления резисторов R1 и R2 не равны.
Однако мы знаем, что ток, который поступает в цепь в точке «А» должен выйти из цепи в точке «B» .

Первое правило Кирхгофа гласит: «Общий ток, выходящий из цепи равен току входящий в цепь».

  • Таким образом, протекающий общий ток в цепи  можно определить как:
  • I = I1 + I2
  • Затем с помощью закона Ома можно вычислить ток, который протекает через каждый резистор:
  • Ток, протекающий в R1 = U ÷ R1 = 12 ÷ 22 кОм = 0,545 мА
  • Ток, протекающий в R 2 = U ÷ R2 = 12 ÷ 47 кОм = 0,255 мА
  • Таким образом, общий ток будет равен:
  • I = 0,545 мА + 0,255 мА = 0,8 мА
  • Это также можно проверить, используя закон Ома:
  • I = U ÷ R = 12 В ÷ 15 кОм = 0,8 мА (то же самое)
  • где 15кОм — это общее сопротивление двух параллельно соединенных резисторов (22 кОм и 47 кОм)
  • И в завершении хочется отметить, что большинство современных резисторов маркируются цветными полосками и назначение ее можно узнать здесь.

Параллельное соединение резисторов — онлайн калькулятор

Чтобы быстро вычислить общее сопротивление двух и более резисторов, соединенных параллельно, вы можете воспользоваться следующим онлайн калькулятором:

Подведем итог

Когда два или более резистора соединены так, что оба вывода одного резистора соединены с соответствующими выводами другого резистора или резисторов, то говорят, что они соединены между собой параллельно. Напряжение на каждом резисторе внутри параллельной комбинации одинаковое, но токи, протекающие через них, могут отличаться друг от друга, в зависимости от величины сопротивлений каждого резистора.

Эквивалентное или полное сопротивление параллельной комбинации всегда будет меньше минимального сопротивления резистора входящего в параллельное соединение.

Активные и пассивные элементы электрической цепи

Эти же соображения относятся и к многофазным электродвигателям. Если ток изменяется в определённых пределах которые зависят от детали , то нижняя граница всегда равна нулю, и эта составляющая начинает отдавать энергию внешней цепи.
Третья часть состоит из передающих устройств — проводов и других установок, обеспечивающих уровень и качество напряжения. Особенности нанесения разметок на схемы: Для ЭДС источников они указываются произвольно. Каждый активный элемент характеризуется только одним параметром — ЭДС или током на выходных зажимах источников.
А определить мощность можно, умножив ток на напряжение. Линейным называется провод, соединяющий начала фаз обмотки генератора и приемника.
Законы, которые понадобятся при работе с цепями постоянного тока Анализ и расчет будут гораздо эффективнее, если одновременно использовать закон Ома, а также первый и второй законы Кирхгофа. А выключатели или приборы защиты всегда подсоединяются последовательно, т. Трехфазные системы в настоящее время получили наибольшее распространение.
По мере роста числа параллельно включенных потребителей проводимость цепи gэкв возрастает, и наоборот, общее сопротивление Rэкв уменьшается. Вторая — элементами, преобразующими электричество в другие виды энергии.

Параллельное соединение конденсаторов

Если в электрическую цепь были включены источники напряжений, то данный показатель будет равен нулю. Функция зависимости тока, протекающего по двухполюсному компоненту, от напряжения на этом компоненте называется вольт-амперной характеристикой ВАХ. Причем включение или отключение одного или нескольких потребителей не отражается на работе остальных.

В ней содержатся условные обозначения элементов, а также способы из соединения. Основные элементы электрической цепи, в зависимости от конструкции и роли в схемах, могут быть классифицированы по разным системам. Во всех практических случаях реальные источники ЭДС или источники питания не являются идеальными, так как обладают внутренним сопротивлением. Различают два типа источников: первичные, когда в электрическую энергию превращается другой вид, и вторичные, которые на входе, и на выходе имеют электрическую энергию в качестве примера можно привести выпрямительное устройство.

Исследования в данной области были вызваны требованиями развивающегося производства, а успехам в развитии многофазных систем способствовали открытия в физике электрических и магнитных явлений. Параллельное соединение источников применяется в первую очередь тогда, когда номинальные ток и мощность одного источника недостаточны для питания потребителей. Рассмотрим процесс возникновения синусоидальной ЭДС. Так, когда элемент нагревается, то сопротивление начинает возрастать. В этом случае ток в нагрузке становится равным нулю, и как следует из соотношения 1.
КАК ТЕЧЁТ ТОК В СХЕМЕ — Читаем Электрические Схемы 1 часть

КАК ТЕЧЁТ ТОК В СХЕМЕ | Читаем Электрические Схемы 1 частьКАК ТЕЧЁТ ТОК В СХЕМЕ | Читаем Электрические Схемы 1 часть

Закон Ома для полной цепи

В предыдущей статье я рассказал о законе Ома, который устанавливает зависимость между напряжением и током, протекающим через участок цепи. Однако при попытке его применить ко всей цепи, содержащей кроме сопротивления ещё и источник напряжения, приводит к неверным результатам, так как реальный источник напряжения, как мы знаем, имеет некоторое внутреннее сопротивление.

Закон Ома для полной цепи.

Поэтому полное сопротивление цепи является суммой внутреннего сопротивления источника энергии RВН (обычно небольшого) и внешнего сопротивления нагрузки RН (практически всегда значительно большего, чем RВН), поэтому для полной цепи закон Ома будет иметь следующий вид

Проанализировав данное выражение можно прийти к следующим практически выводам:

  1. При подключении к источнику питания нагрузки, напряжение источника питания меньше его ЭДС, так как на внутреннем сопротивлении RВН источника питания происходит падение некоторого напряжения UВН

    Следовательно, при отключенной нагрузке напряжение источника питания будет равно ЭДС. Данное приложение используется для измерения ЭДС источников питания.

  2. Напряжение источника питания при подключении различных нагрузок изменяется, причем, чем меньше величина сопротивления нагрузки, тем меньше величина напряжения источника питания, так как разная величина сопротивления нагрузки вызывает разный ток в цепи, а следовательно изменяется падение напряжение на внутреннем сопротивлении источника

В некоторых случаях возникает необходимость в измерении внутреннего сопротивления источника энергии. Это возможно сделать с помощью следующей схемы

Схема для измерения источника энергии.

В начале проводят замер ЭДС источника питания Е, путём размыкая ключа S1, затем замыкая ключ S1 замеряют протекающий по цепи ток I и напряжение источника питания под нагрузкой UH. Таким образом, вычисляют падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания UВН. Тогда, величина внутреннего сопротивления RВН будет вычислена, как отношение внутреннего падения напряжения к протекающему в цепи току

Например, при разомкнутом ключе S1 напряжение на выходе источника питания составило U = E = 1,5 В. При замыкании ключа S1 ток составил I = 0,18 А, а напряжение составило UH = 1,42 В. Тогда внутренне сопротивление RВН источника питания составит

Выводы

  1. Простейшая электрическая цепь содержит источник тока, соединительные провода, приемники тока и ключ.
  2. Источник тока снабжает цепь энергией. Эта энергия к приемникам поступает по соединительным проводам. А выключатели используют для подключения и отключения приемников от источника.
  3. Чтобы по электрической цепи циркулировал ток, эта цепь должна быть замкнутой.
  4. На электрических схемах указывают, как соединяются между собой всевозможные элементы, включаемые в цепь.
  5. Умение составлять на бумаге электрические схемы избавляет от коротких замыканий и выхода из строя различных звеньев цепи.
  6. Обозначение каждого элемента цепи стандартизировали. Рядом с графическим символом указывают буквенно-цифровые обозначения. Для одинаковых элементов вводят цифровую нумерацию.
  7. Графические обозначения некоторых элементов в Японии и Северной Америке отличаются от принятых в Европе.
  8. Элемент цепи можно передвигать по схеме вдоль соединительного проводника, если это не изменяет соединения элемента. Благодаря этому, одну и ту же схему можно нарисовать по-разному.
  9. Нарисованная на схеме точка указывает на наличие контакта между проводниками.
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий