Moduri de funcționare a circuitului electric

Pentru un circuit electric, cele mai caracteristice moduri sunt modurile de sarcină, fără sarcină și scurtcircuit.

Modul de încărcare... Luați în considerare funcționarea unui circuit electric atunci când acesta este conectat la o sursă a oricărui receptor de rezistență R (rezistor, lampă electrică etc.).

Bazat Legea lui Ohm NS. etc. c. sursa este egală cu suma tensiunilor IR a secțiunii exterioare a circuitului și IR0 a rezistența internă a sursei:

Având în vedere că tensiunea Ui și la bornele sursei este egală cu căderea de tensiune IR în circuitul extern, obținem:

Această formulă arată că NS. etc. c. sursa este mai mare decât tensiunea la bornele sale cu valoarea căderii de tensiune în interiorul sursei... Căderea de tensiune IR0 în interiorul sursei depinde de curentul din circuitul I (curent de sarcină), care este determinat de rezistența R a receptorului. Cu cât curentul de sarcină este mai mare, cu atât tensiunea la borna sursei este mai mică:

Căderea de tensiune pe sursă depinde și de rezistența internă R0.Dependența tensiunii Ui de curentul I este reprezentată printr-o linie dreaptă (Fig. 1). Această dependență se numește caracteristica externă a sursei.

Exemplul 1. Determinați tensiunea la bornele generatorului la un curent de sarcină de 1200 A dacă e. etc. s. este de 640 V și rezistența internă este de 0,1 Ohm.

Răspuns. Căderea de tensiune pe rezistența internă a generatorului

Tensiunea la borna generatorului

Dintre toate modurile de încărcare posibile, cel nominal este cel mai important. Nominal este modul de funcționare stabilit de producător pentru acest dispozitiv electric în conformitate cu cerințele tehnice pentru acesta. Se caracterizează prin tensiune nominală, curent (punctul H din Fig. 1) și putere. Aceste valori sunt de obicei indicate în pașaportul acestui dispozitiv.

Calitatea izolației electrice a instalațiilor electrice depinde de tensiunea nominală și de curentul nominal — temperatura lor de încălzire, care determină aria secțiunii transversale a firelor, rezistența termică a izolației aplicate și viteza de răcire a instalației. Dacă curentul nominal este depășit pentru o perioadă lungă de timp, se poate deteriora instalația.

Orez. 1. Caracteristicile externe ale sursei

Modul standby... În acest mod, circuitul electric conectat la sursă este deschis, adică nu există niciun circuit în curent. În acest caz, căderea de tensiune internă IR0 va fi zero

Prin urmare, în modul inactiv, tensiunea la bornele sursei de energie electrică este egală cu ea acesteia. etc. (punctul X din fig. 1). Această împrejurare poate fi folosită pentru a măsura e. etc. v. surse de energie electrică.

Modul de scurtcircuit. Scurtcircuit (scurtcircuit) un astfel de mod de operare al sursei se numește atunci când bornele acesteia sunt închise de un fir a cărui rezistență poate fi considerată egală cu zero. Practic c. H. apare atunci când firele care conectează sursa la receptor sunt conectate împreună, deoarece aceste fire au de obicei rezistență neglijabilă și pot fi luate ca zero.

Un scurtcircuit poate apărea ca urmare a acțiunilor necorespunzătoare ale personalului care deservește instalațiile electrice sau dacă izolația firelor este deteriorată. În acest din urmă caz, aceste fire pot fi conectate prin pământ, care are o rezistență foarte scăzută, sau prin părțile metalice din jur (carcasa mașinii și aparatelor electrice, elemente ale corpului locomotivei etc.).

Scurt circuit

Datorită faptului că rezistența internă a sursei R0 este de obicei foarte mică, curentul care trece prin aceasta crește la valori foarte mari. Tensiunea în punctul de scurtcircuit devine zero (punctul K din Fig. 1), adică energia electrică nu va curge în secțiunea circuitului electric situată în spatele locației scurtcircuitului.

Exemplul 2. Determinați curentul de scurtcircuit al generatorului dacă e. etc. cu egală cu 640 V și o rezistență internă de 0,1 ohm.

Răspuns.

Conform formulei

Un scurtcircuit este un mod de urgență, deoarece curentul mare rezultat poate face sursa inutilizabilă, precum și dispozitivele, dispozitivele și firele incluse în circuit. Doar pentru unele generatoare speciale, cum ar fi generatoarele de sudare, un scurtcircuit nu este periculos și este un mod de funcționare.

Într-un circuit electric, curentul curge întotdeauna din punctele circuitului care sunt la un potențial mai mare către punctele care sunt la un potențial mai mic. Dacă orice punct al circuitului este conectat la masă, atunci potențialul său este considerat zero. În acest caz, potențialele tuturor celorlalte puncte din circuit vor fi egale cu tensiunile care acționează între aceste puncte și masă.

Pe măsură ce vă apropiați de un punct împământat, potențialele diferitelor puncte din circuit scad, adică tensiunile care acționează între acele puncte și masă. Din acest motiv, înfășurările de excitație ale motoarelor de tracțiune și ale mașinilor auxiliare, unde pot apărea supratensiuni mari cu schimbări bruște de curent, încearcă să fie incluse în circuitul de putere mai aproape de „pământ” (în spatele înfășurării armăturii).

În acest caz, asupra izolației acestor înfășurări va acționa o tensiune mai mică decât dacă ar fi conectate mai aproape de catenaria locomotivelor electrice de curent continuu sau de stâlpul neîmpământat al instalației redresoare a locomotivelor electrice de curent alternativ (adică ar fi la mai sus. potenţial). La fel, punctele circuitului electric, care au un potențial mai mare, sunt mai periculoase pentru o persoană care intră în contact cu părțile sub tensiune ale instalațiilor electrice. În același timp, se încadrează sub o tensiune mai mare față de pământ.

Trebuie remarcat faptul că, atunci când un punct dintr-un circuit electric este împământat, distribuția curenților în acesta nu se modifică, deoarece aceasta nu formează noi ramuri prin care pot circula curenții.Dacă împămânțiți două (sau mai multe) puncte de pe circuit care au potențiale diferite, atunci se formează o ramură (sau ramuri) conducătoare suplimentare prin pământ și distribuția curentului în circuit se modifică.

Prin urmare, o încălcare sau deteriorare a izolației unei instalații electrice, unul dintre punctele căreia este împământat, creează un circuit prin care trece un curent, care este de fapt un curent de scurtcircuit. Același lucru se întâmplă și cu o instalație electrică neîmpământată, când două puncte ale instalației sunt împământate. Când un circuit electric este întrerupt, toate punctele sale până la punctul de întrerupere sunt la același potențial.