Холостой ход это электротехника

Холостой ход это электротехника

Рис. 1.8. Режим холостого хода

В режиме холостого хода внешняя цепь разомкнута (рис. 1.8.) При этом ее сопротивление равно бесконечности, а величина тока в цепи равна нулю. Следовательно, напряжение на зажимах генератора: Uxx= E.

Короткое замыкание возникает обычно в результате повреждения изоляции соединительных проводов. При этом зажимы генератора оказываются замкнуты проводником с ничтожно малым сопротивлением (рис. 1.9).

Рис. 1.9 Режим короткого замыкания.

Практически напряжение на зажимах генератора в режиме короткого замыкания равно нулю, и сопротивление цепи равно внутреннему сопротивлению генератора R. Так как R обычно мало, величина тока короткого замыкания Iкз= оказывается очень большой.

Короткое замыкание является аварийным режимом работы и представляет собой большую опасность для электрических установок, т.к. может повлечь за собой их разрушение, вследствие перегрева, вызванного большими токами.

1.7. Расчет сложных электрических цепей постоянного тока.

Приведем основные понятия сложной цепи. Несколько последовательно соединенных элементов цепи, по которым проходит один и тот же ток, образуют ветвь. В общем случае ветвь может содержать как сопротивления, так и ЭДС.

Точка соединения трех и более ветвей называют узловой точкой или узлом.

Несколько ветвей, образующих замкнутую электрическую цепь называют контуром.

1.7.1. Метод непосредственного применения законов Кирхгофа

Универсальным методом расчета токов в сложных цепях постоянного тока с несколькими источниками электрической энергии, является метод непосредственного применения I и II законов Кирхгофа.

К узловым точкам схемы применяется I закон Кирхгофа, согласно которому сумма токов, притекающих к узлу равна сумме токов уходящих от него, т.е. алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. ∑I =0

К контурам применяется II закон Кирхгофа, согласно которому алгебраическая сумма ЭДС, действующих в контуре, равна сумме падений напряжений на всех сопротивлениях контура.

По первому и второму законам Кирхгофа составляют столько уравнений, сколько неизвестных токов в цепи. По первому закону Кирхгофа составляют n-1 уравнений, где n – число узлов в цепи. Недостающие уравнения составляют по второму закону Кирхгофа.

Рассмотрим применение метода на примере сложной электрической цепи, схема которой представлена на рис. 1.10

Рис. 1.10. Сложная электрическая цепь постоянного тока.

Расчет токов, протекающих в ветвях сложной цепи, проводят по следующим правилам:

По возможности упрощают схему, заменяя параллельно соединенные сопротивления одним эквивалентным. Для рассматриваемой схемы имеем

R567 =

Определяют количество искомых токов в цепи и произвольно задают их направления. Количество искомых токов равно количеству ветвей в цепи. В рассматриваемой цепи после упрощения остается три ветви abcd, ad, afed, следовательно, требуется найти значения трех токов I1, I2, I3, для чего необходимо составить три уравнения по законам Кирхгофа.

Определяют количество узлов в цепи и для всех узловых точек, кроме одной составляют уравнения по первому закону Кирхгофа. В рассматриваемой цепи две узловые точки a и d. Поэтому, по первому закону Кирхгофа составляется одно уравнение для узловой точки a, в соответствии с заданными направлениями токов

Выбирают произвольное направление обхода контуров по или против часовой стрелки и по второму закону Кирхгофа составляют недостающие уравнения. Для рассматриваемой цепи необходимо составить еще два уравнения. Они составляются по второму закону Кирхгофа, для контуров adef и abcd в соответствии с выбранными направлениями их обхода. При этом ЭДС и токи, совпадающие с направлением обхода контура, принимают со знаком плюс, а ЭДС и токи, противоположные этому направлению, со знаком минус. В результате получаем

Читайте также:  Какой ноутбук нужен для фотошопа

5. Определяют неизвестные токи в ветвях, решая полученную систему уравнений (1.11), (1.12), (1.13). Если какие-то значения при расчете получаются со знаком минус, то это означает, что направления реальных токов противоположны заданным в начале расчета.

Проверку решения задачи осуществляют путем расчета уравнения баланса мощностей: алгебраическая сумма мощностей развиваемых всеми источниками ЭДС равна сумме мощностей, потребляемых всеми сопротивлениями нагрузки. В общем виде уравнение баланса мощностей записывается как ∑EI=∑I 2 R.

Применительно к рассматриваемой цепи, уравнение баланса мощностей принимает вид:

E1I1+E2I2 = I(R1+R2+R3) + I(R4+R567) +IR8 (1.14)

Если направление ЭДС совпадает с направлением тока в ветви, то их произведение включается в левую часть уравнения со знаком плюс, а если не

совпадает, то со знаком минус, т.е.E I (+) и EI (-). Если расчет токов проведен правильно, то левая часть уравнения (1.14) равна его правой части.

Понятие режима работы. Элементы электрической цепи могут работать при различных значениях подаваемых на них ЭДС, протекающих в них токов создаваемых на них падений напряжения, т.е. в различных режимах. Режим электрической цепи — совокупность режимов работы отдельных ее элементов. Среди бесчисленного множества возможных режимов наиболее характерными являются следующие режимы работы электротехнических устройств:

номинальный;

− режим холостого хода;

− режим короткого замыкания;

− согласованный режим.

Рассмотрим электрическую цепь с регулируемой нагрузкой. Величина тока в цепи определяется переменным сопротивлением приемника Rн(1, a) при изменении Rнот бесконечности до нуля. В соответствии со вторым законом Кирхгофа для этой цепи справедливо соотношение

Выражение (1) описывает внешнюю характеристику данной цепи.

Номинальный режим работы будет при номинальном значении сопротивления приемника (при Rн = Rном), режим

Рис. 1. Схема электрической цепи, работающей в режимах: номинальном (a), холостого хода (b) и короткого замыкания (c)

холостого хода при Rн= ∞, режим короткого замыкания – при Rн= 0.

Номинальный режим – это основной режим, на который рассчитана электрическая цепь заводом-изготовителем по условиям длительной гарантированной работы.

Номинальному режиму работы соответствует номинальные данные:

− номинальное напряжения Uном;

− номинальная мощность Pном;

− номинальный ток Iноми др.

Ток, соответствующий значению Uвых = Uном, называется номинальным током. Он соответствует паспортному режиму работы источника (например, аккумулятора).

Номинальные данные указываются в паспорте приемника и источника электроэнергии.

На графике внешней характеристики (рис.2.) номинальному режиму соответствуют точка 1(I= Iном, U= Uном).

Рис. 2.. Внешняя характеристика источника ЭДС

Режим холостого хода – это режим работы в отсутствие нагрузки. Режиму холостого хода соответствует точка 2 на рисунке 1, b. В этой схеме электрическая цепь разомкнута, Rн= ∞, I = 0. Уравнение внешней характе-ристики для режима холостого хода принимает вид:

Из этого уравнения следует, что напряжение на выводах источника в режиме холостого хода равно ЭДС.

На графике внешней характеристики (рис.3) режиму холостого хода соответствует точка 2( I = 0, U = E).

Режим холостого хода может быть использован для определения величины ЭДС источника. Если на холостом ходу подключить к выводам источника вольтметр, то напряжение, которое он покажет, будет равно ЭДС.

Режим короткого замыкания. Если движок реостата Rн(рисунок 1, a) переместить в крайне нижнее положение 2, то установится режим короткого замыкания. Выводы источника aи bбудут соединены между собой проводом, сопротивление которого равно нулю.

Режиму короткого замыкания соответствует схема на рисунке 2, c. На схеме выводы источника aи bзамкнуты накоротко. При этом выводы приемника будут также закорочены проводом ab.

Читайте также:  Не работает автозаполнение в яндекс браузере

Сопротивление между точками aи bравно нулю: Rab= 0 . Следовательно, и напряжение будет равно нулю:

где Iк– ток короткого замыкания.

Уравнение внешней характеристики в этом случае примет вид:

ЭДС остается неизменной во всех режимах. Зная ЭДС, можно определить ток короткого замыкания:

.

На графике внешней характеристики (рис.3) режиму короткого замыкания соответствует точка 3 (U = 0 , I = Iк).

В реальных цепях ток короткого замыкания может быть в 8–10 раз больше номинального. Это происходит потому, что ток короткого замыкания согласно формуле (2) ограничивается только величиной сопротивления источника Rвн, в то время как номинальный ток (выражение(3)) ограничен ещё и сопротивлением нагрузки. В связи с этим в большинстве случаев короткое замыкание – это аварийный режим, особенно для источников большой мощности, внутреннее сопротивление которых относительно мало. Поэтому нельзя непосредственно (накоротко) соединять разнополярные выводы источника.

Причиной короткого замыкания может быть случайное или ошибочное соединение голых (неизолированных) токоведущих частей, находящихся под разными потенциалами, или повреждение изоляции между двумя соседними проводами вследствие механического воздействия или вследствие старения, износа и т.п. Нередко короткое замыкание получается в результате небрежного обращения с электроустановками и плохого ухода за ними.

Опасность короткого замыкания обусловлена тепловым действием тока. Короткое замыкание является причиной многих аварий и пожаров.

Согласованный режим имеет место при условии, что сопротивление внешней цепи равно внутреннему сопротивлению источника ЭДС, при этом значение тока, отдаваемого источником, равно половине значения тока короткого замыкания.

Чтобы обеспечить работу электроустановки в течение всего расчетного срока службы (10–15 лет), нужно поддерживать ток, не превышающий номинального значения.

Пример 1. Напряжение холостого хода источника ЭДС цепи, показанной на рис.1, b, равно 16,4 В. Чему равно его внутреннее сопротивление, если при токе во внешней цепи, равном 8 А, напряжение на ее зажимах равно 15,2 В?

Решение. При разомкнутом ключе

U = UX = E = 16,4 В.

В соответствии с вторым законом Кирхгофа

при замыкании ключа имеем

Пример 2. ЭДС батареи измеряется вольтметром, имеющим сопротивление RV.

Чему равно показание вольтметра при трех различных значениях его сопротивления, если E= 80 В, Rвн= 100 Ом?

Решение. Показание вольтметра UV равно падению напряжения на его сопротивлении

.

При RV = 100 кОм показание вольтметра равно

При RV = 2,5 кОм показание вольтметра равно

Наконец при RV = 400 Ом показание вольтметра равно

Чем больше сопротивление вольтметра, тем меньше погрешность измерения. Как следует из формулы (5), только при RV = ¥показание вольтметра равно ЭДС: UV = E.

Рис. 1.8. Режим холостого хода

В режиме холостого хода внешняя цепь разомкнута (рис. 1.8.) При этом ее сопротивление равно бесконечности, а величина тока в цепи равна нулю. Следовательно, напряжение на зажимах генератора: Uxx= E.

Короткое замыкание возникает обычно в результате повреждения изоляции соединительных проводов. При этом зажимы генератора оказываются замкнуты проводником с ничтожно малым сопротивлением (рис. 1.9).

Рис. 1.9 Режим короткого замыкания.

Практически напряжение на зажимах генератора в режиме короткого замыкания равно нулю, и сопротивление цепи равно внутреннему сопротивлению генератора R. Так как R обычно мало, величина тока короткого замыкания Iкз= оказывается очень большой.

Короткое замыкание является аварийным режимом работы и представляет собой большую опасность для электрических установок, т.к. может повлечь за собой их разрушение, вследствие перегрева, вызванного большими токами.

1.7. Расчет сложных электрических цепей постоянного тока.

Приведем основные понятия сложной цепи. Несколько последовательно соединенных элементов цепи, по которым проходит один и тот же ток, образуют ветвь. В общем случае ветвь может содержать как сопротивления, так и ЭДС.

Читайте также:  Plugin not loaded перевод

Точка соединения трех и более ветвей называют узловой точкой или узлом.

Несколько ветвей, образующих замкнутую электрическую цепь называют контуром.

1.7.1. Метод непосредственного применения законов Кирхгофа

Универсальным методом расчета токов в сложных цепях постоянного тока с несколькими источниками электрической энергии, является метод непосредственного применения I и II законов Кирхгофа.

К узловым точкам схемы применяется I закон Кирхгофа, согласно которому сумма токов, притекающих к узлу равна сумме токов уходящих от него, т.е. алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. ∑I =0

К контурам применяется II закон Кирхгофа, согласно которому алгебраическая сумма ЭДС, действующих в контуре, равна сумме падений напряжений на всех сопротивлениях контура.

По первому и второму законам Кирхгофа составляют столько уравнений, сколько неизвестных токов в цепи. По первому закону Кирхгофа составляют n-1 уравнений, где n – число узлов в цепи. Недостающие уравнения составляют по второму закону Кирхгофа.

Рассмотрим применение метода на примере сложной электрической цепи, схема которой представлена на рис. 1.10

Рис. 1.10. Сложная электрическая цепь постоянного тока.

Расчет токов, протекающих в ветвях сложной цепи, проводят по следующим правилам:

По возможности упрощают схему, заменяя параллельно соединенные сопротивления одним эквивалентным. Для рассматриваемой схемы имеем

R567 =

Определяют количество искомых токов в цепи и произвольно задают их направления. Количество искомых токов равно количеству ветвей в цепи. В рассматриваемой цепи после упрощения остается три ветви abcd, ad, afed, следовательно, требуется найти значения трех токов I1, I2, I3, для чего необходимо составить три уравнения по законам Кирхгофа.

Определяют количество узлов в цепи и для всех узловых точек, кроме одной составляют уравнения по первому закону Кирхгофа. В рассматриваемой цепи две узловые точки a и d. Поэтому, по первому закону Кирхгофа составляется одно уравнение для узловой точки a, в соответствии с заданными направлениями токов

Выбирают произвольное направление обхода контуров по или против часовой стрелки и по второму закону Кирхгофа составляют недостающие уравнения. Для рассматриваемой цепи необходимо составить еще два уравнения. Они составляются по второму закону Кирхгофа, для контуров adef и abcd в соответствии с выбранными направлениями их обхода. При этом ЭДС и токи, совпадающие с направлением обхода контура, принимают со знаком плюс, а ЭДС и токи, противоположные этому направлению, со знаком минус. В результате получаем

5. Определяют неизвестные токи в ветвях, решая полученную систему уравнений (1.11), (1.12), (1.13). Если какие-то значения при расчете получаются со знаком минус, то это означает, что направления реальных токов противоположны заданным в начале расчета.

Проверку решения задачи осуществляют путем расчета уравнения баланса мощностей: алгебраическая сумма мощностей развиваемых всеми источниками ЭДС равна сумме мощностей, потребляемых всеми сопротивлениями нагрузки. В общем виде уравнение баланса мощностей записывается как ∑EI=∑I 2 R.

Применительно к рассматриваемой цепи, уравнение баланса мощностей принимает вид:

E1I1+E2I2 = I(R1+R2+R3) + I(R4+R567) +IR8 (1.14)

Если направление ЭДС совпадает с направлением тока в ветви, то их произведение включается в левую часть уравнения со знаком плюс, а если не

совпадает, то со знаком минус, т.е.E I (+) и EI (-). Если расчет токов проведен правильно, то левая часть уравнения (1.14) равна его правой части.

Ссылка на основную публикацию
Установка mac os transmac
В сети сейчас полно копипастов, по сути одной и той же статьи, про установку MacOS X на хакинтош примерно с...
Тест для определения цвета волос
Пожалуйста, не копируйте понравившиеся вам статьи незаконно. Мы предлагаем вам разместить активную ссылку на наш сайт в случае, если вы...
Тест графики видеокарты 3dmark
Наиболее известная программа тестирования производительности, ставшая де-факто стандартом и точкой отсчета в измерениях игровых возможностей видеокарт. Основную популярность программе обеспечило...
Установка op com на windows 10
Всем привет! Очень многие вектроводы заказывают с Китая OP-COM и сталкиваются с проблемами установки драйверов самого OP-COM на различных системах...
Adblock detector