Классификация электрических цепей: основные понятия и виды

Что такое электрическая цепь. Какие бывают виды электрических цепей. Как классифицируются электрические цепи по различным признакам. Что входит в состав электрической цепи.

Что представляет собой электрическая цепь

Электрическая цепь — это совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока. Основными компонентами электрической цепи являются:

• Источники электрической энергии (генераторы, аккумуляторы и т.д.)
• Потребители электрической энергии (лампы, двигатели, нагревательные приборы и др.)
• Соединительные провода
• Коммутационные и защитные устройства (выключатели, предохранители)

Электрические цепи обеспечивают передачу и преобразование электрической энергии. Их можно классифицировать по различным признакам.

Классификация электрических цепей по виду тока

По виду протекающего в них тока электрические цепи делятся на:

• Цепи постоянного тока — ток в них не меняет своего направления с течением времени
• Цепи переменного тока — ток периодически изменяет направление и величину

В каких случаях используются цепи постоянного и переменного тока. Цепи постоянного тока применяются в автомобильной электрике, электронных устройствах, системах электроснабжения транспорта. Цепи переменного тока используются для передачи электроэнергии на большие расстояния, в бытовых электросетях.

Линейные и нелинейные электрические цепи

По характеру элементов, входящих в состав цепи, различают:

• Линейные цепи — содержат только линейные элементы, параметры которых не зависят от тока и напряжения
• Нелинейные цепи — содержат хотя бы один нелинейный элемент, параметры которого зависят от тока или напряжения

Чем отличаются линейные и нелинейные цепи. В линейных цепях выполняется принцип суперпозиции — результат воздействия нескольких источников равен сумме воздействий каждого источника в отдельности. В нелинейных цепях этот принцип не выполняется.

Цепи с сосредоточенными и распределенными параметрами

По характеру распределения параметров цепи делятся на:

• Цепи с сосредоточенными параметрами — их размеры малы по сравнению с длиной электромагнитной волны
• Цепи с распределенными параметрами — их размеры соизмеримы или больше длины волны

Когда используются цепи с распределенными параметрами. Цепи с распределенными параметрами применяются в технике высоких и сверхвысоких частот, при передаче сигналов на большие расстояния.

Стационарные и нестационарные электрические цепи

По характеру изменения параметров во времени различают:

• Стационарные цепи — их параметры неизменны во времени
• Нестационарные цепи — параметры изменяются во времени

Примеры нестационарных цепей. К нестационарным относятся цепи с переменными параметрами элементов, например, с управляемыми источниками питания.

Активные и пассивные электрические цепи

По наличию источников энергии цепи подразделяют на:

• Активные цепи — содержат источники электрической энергии
• Пассивные цепи — не содержат источников энергии

Какие элементы относятся к активным и пассивным. Активными элементами являются источники ЭДС и тока. К пассивным относятся резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности.

Классификация по числу фаз

По числу фаз переменного тока различают:

• Однофазные цепи
• Трехфазные цепи
• Многофазные цепи

Где применяются однофазные и трехфазные цепи. Однофазные цепи используются в бытовых электросетях. Трехфазные цепи применяются в промышленных установках, системах электроснабжения.

Основные элементы электрических цепей

В состав электрических цепей входят следующие основные элементы:

• Резисторы — создают электрическое сопротивление
• Конденсаторы — накапливают электрический заряд
• Катушки индуктивности — создают магнитное поле
• Источники ЭДС и тока — обеспечивают энергией цепь
• Коммутационные устройства — управляют цепью

Каждый элемент выполняет определенную функцию в электрической цепи. Их различные комбинации позволяют создавать цепи с заданными характеристиками.

Топология электрических цепей

Топология электрической цепи описывает способ соединения элементов. Основными понятиями топологии являются:

• Узел — точка соединения трех и более ветвей
• Ветвь — участок цепи между двумя узлами
• Контур — замкнутый путь по ветвям

Как топология влияет на свойства цепи. Топология определяет распределение токов и напряжений в цепи, а также ее частотные и другие характеристики.

Методы анализа электрических цепей

Для расчета электрических цепей применяются различные методы:

• Метод контурных токов
• Метод узловых потенциалов
• Метод наложения
• Метод эквивалентного генератора

Выбор метода анализа зависит от сложности цепи и поставленной задачи. Для сложных цепей используют компьютерное моделирование.

Заключение

Классификация электрических цепей позволяет систематизировать их многообразие и выбрать подходящие методы анализа. Понимание особенностей различных видов цепей необходимо для их грамотного проектирования и эксплуатации.

Классификация электрических цепей презентация, доклад

Текст слайда:

Классификация электрических цепей

1. В зависимости от числа выводов (полюсов): делятся
на двухполюсники, четырехполюсники, многополюсники

2. В зависимости от характера элементов, входящих в электрическую цепь, различают:

1) Линейные цепи. Эти цепи состоят только из линейных элементов, т.е. элементов, параметры которых не зависят от токов и напряжений на них. Все линейные элементы имеют линейные вольт-амперные характеристики
Процессы в таких цепях описываются линейными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами.

2) Нелинейные цепи. Эти цепи содержат нелинейные элементы, т.е. элементы, параметры которых зависят от токов и напряжений на них. Все нелинейные элементы имеют нелинейные вольт-амперные характеристики (рис. 4.19). Процессы в таких цепях описываются нелинейными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами.

3) Параметрические цепи. Это цепи, в состав которых входят параметрические элементы, т.е. элементы, параметры которых изменяются во времени (например, микрофон). Процессы в таких цепях описываются нелинейными дифференциальными уравнениями с переменными коэффициентами.

3. В зависимости от соотношения длины электромагнитной волны λ и геометрических размеров электрической цепи L различают цепи с сосредоточенными и распределенными параметрами.
λ – это путь, который проходит волна за период T. λ = cT = c/ƒ , где c – скорость света, ƒ – частота. Длина волны зависит от частоты сигнала.
а) Цепи называются цепями с сосредоточенными параметрами, если λ >> L. В них все процессы преобразования энергии сосредоточены в элементах. В таких цепях токи и напряжения в различных сечениях цепи зависят только от времени и не зависят от координаты сечения х. Процессы в таких цепях описываются дифференциальными уравнениями в полных производных.
б) Цепи называются цепями с распределенными параметрами, если λ ≤ L,. В них элементы R, L, C необходимо рассматривать распределенными в пространстве. Токи и напряжения в таких цепях зависят от времени и координаты. Процессы в таких цепях описываются дифференциальными уравнениями в частных производных.

4. В зависимости от наличия в цепях активных элементов различают пассивные и активные цепи. Активные цепи содержат источники (активные элементы), а пассивные их не содержат. Активные цепи делят на автономные и неавтономные. Автономные цепи содержат независимые источники, а неавтономные содержат только зависимые источники.

Электрические цепи и их элементы

Любая электрическая цепь состоит из различных объектов и устройств, которые создают оптимальные условия для прохождения электрического тока. Для того чтобы описать электромагнитные процессы, которые происходят в каждом устройстве, применяются такие понятия, как ток, напряжение и электродвижущая сила.

Электрические цепи: понятие, классификация элементов и источников

Электрическая цепь – это совокупность электротехнических устройств, которые образуют путь для нормального прохождения электрического тока и которые предназначены для распределения, передачи и взаимного преобразования электрической и другой энергии.

Электрические цепи, в которых образуется электрическая энергия, а ее преобразование и передача осуществляется при неизменных напряжениях, называются цепями постоянного тока.

В таких цепях магнитные и электрические поля во времени не изменяются. Поскольку напряжения и токи постоянны, то изменения во времени этих величин приравниваются нулю:

$\frac {d_i}{d_t} = 0$

$\frac {d_u}{d_t} = 0$

Поэтому ток через емкость и напряжение на индуктивности, которые зависят от этих величин, также приравниваются нулю:

$U_L = L \frac {d_l}{d_t} = 0$

$lc = C \frac {dU_C}{dt} = 0$

Исходя из этого, можно сделать вывод, что сопротивление постоянному току в индуктивности равно нулю, а емкость, напротив, — это бесконечно большое сопротивление. Поэтому катушка индуктивности в цепи постоянного тока представляет собой обычный провод, сопротивлением которого можно пренебречь, а емкость – это разрыв электрической цепи.

Все элементы электрической цепи условно можно классифицировать на три составные части:

1. Источники питания.
   Все элементы цепи, что относятся к данной группе, вырабатывают электрическую энергию.
2. Преобразующие элементы. Элементы, которые относятся ко второй группе, преобразуют электричество в другие виды энергии. В физике они известны как приемники.
3. Передающие устройства. К третьей группе относятся передающие устройства. Это провода и другие установки, которые обеспечивают качество и уровень напряжения.

В источниках электрической энергии происходит преобразование химической, механической, тепловой и других видов энергии в электрическую. К источникам электроэнергии можно отнести:

• гальванические элементы;
• электромагнитные генераторы;
• термопреобразователи.

В приемниках электрической энергии (электротермические устройства, электродвигатели, лампы накаливания, электролизные ванны, резисторы) электроэнергия преобразуется в световую, тепловую, химическую, механическую.

Схемы электрических цепей

Элементы электрических цепей соединяются в схемы разными способами. Для каждой из схем существуют определенные закономерности, которые сформулированы и установлены учеными Омом и Кирхгофом.

Соединение потребителей в электрических цепях может быть трех видов:

1. Последовательное соединение. В таком случае с увеличением количества потребителей происходит увеличение общего сопротивления электрической цепи. Из этого следует, что значение общего сопротивления состоит из суммы сопротивлений подключенной нагрузки. Поскольку во всех участках электрической цепи протекает одинаковый ток, то на каждый отдельный элемент распределяется только часть общего напряжения. Если какое-то устройство или прибор останавливает свою работу, то происходит разрыв электрической цепи. Иными словами, если из строя выйдет хотя бы одна лампочка, остальные тоже не будут работать (например, елочная гирлянда). Но в последовательную цепь можно включить огромное количество элементов, каждый из которых рассчитан на меньшее напряжение.
2. Параллельное соединение. При такой схеме к двум точкам электрической цепи подключается несколько потребителей. На каждом участке напряжение будет приравниваться тому напряжению, которое приложено к каждой узловой точке. Данная схема позволяет увидеть возможность протекания электрического тока различными путями. Ток, который протекает у места разветвления, дальше проходит по двум нагрузкам, что имеют определенное сопротивление. В результате этого он приравнивается сумме токов, которые расходятся от данной точки. Происходит снижение сопротивления с увеличением ее общей проходимости. Благодаря соединению обеспечивается независимая работа потребителей. Если из строя выйдет один из них, то остальные потребители будут работать слаженно, поскольку цепь не разрывается.
3. Комбинированное соединение. Большинство приборов на практике включаются в электрическую цепь сразу двумя способами (параллельно и последовательно). Поэтому подобные соединения носят название комбинированные. Например, вся защитная аппаратура соединяется последовательно, тем самым, обеспечивая разрыв цепи. Лампочки и розетки, всегда включаются параллельно, исключая взаимодействие между собой. Частое использование комбинированного соединения вызвано различным энергопотреблением. Их сопротивления при постоянном напряжении будут отличаться между собой. Комбинированное соединение позволяет распределить нагрузку на линиях и предотвратить перегрузку.

Электрическая цепь, которая изображена графически при помощи знаков и символов, носит название «электрическая схема».

Она представлена в виде идеализированной цепи, которая является расчетной моделью реальной электрической цепи. Иногда она называется эквивалентной схемой замещения. По возможности данная схема должна отражать реальные процессы, что происходят в действительности. Каждый реальный элемент цепи при расчетах заменяется элементами схемы.

В цепях постоянного электрического тока используются два элемента: резистивный элемент с сопротивлением $R$ и источник энергии с внутренним сопротивлением $r_0$. Под внутренним сопротивлением генератора понимается сопротивление всех его внутренних элементов электрическому току. 2 R$

Для того чтобы провести анализ электрической цепи важно выделить несколько понятий: ветвь, узел, контур.

Ветвь – это участок цепи, который образуется элементами, что соединены последовательно, и характеризуется собственными значениями электрического тока в определенный момент.

Узлом является точка соединения нескольких ветвей. Если в месте пересечения на электрической схеме отображается точка, то на этом месте существует электрическое соединение двух линий. В противном случае узла нет.

Контур – это замкнутая часть электрической цепи, которая состоит из нескольких узлов и ветвей.

Заземление любой точки схемы говорит о том, что потенциал данной точки приравнивается нулю.

Активные элементы электрической цепи

В качестве источников энергии в линейных электрических цепях различают источники ЭДС и источники электрического тока. Идеальный источник ЭДС имеет неизменную электродвижущую силу и напряжение на выходных зажимах. У реального источника напряжение и ЭДС изменяются при изменении нагрузки. В электрической схеме это можно учесть последовательным включением резистора $r_0$.

Напряжение $U_ab$ напрямую зависит от тока приемника и приравнивается разности между электродвижущей силой генератора и уменьшением напряжения на его внутреннем сопротивлении $r_0$.

$U_ab = \varphi_a — \varphi_b$

Ток, который протекает по электрической цепи, зависит от сопротивления нагрузки:

$I = \frac {E}{R_H + r_0}$

Если принять ЭДС источника, где внутреннее сопротивление и сопротивление приемника не зависит от напряжения и тока, то внешняя характеристика источника энергии $U_12 = f(l)$ и вольтамперная характеристика приемника $U_ab = f(l)$ будут линейными.

Для источника электрического тока характерно бесконечное внутреннее сопротивление и бесконечное значение электродвижущей силы. При этом выполняется следующее равенство:

$\frac {E}{R_0} = l$

Если $r_0\geqslant R_H$ и $l_0\leqslant l$, то источник энергии находится в режиме, который близок к короткому замыканию. Тогда $l_0=0$/

Определение 1

Источник с внутренним сопротивлением $g_0 = 0$ называется идеальным источником.

Пассивные элементы электрической цепи

Главными пассивными элементами электрических цепей являются индуктивные, резистивные и емкостные. Чтобы понять их силовые характеристики, необходимо рассмотреть их при постоянном токе.

Определение 2

Электротехническое устройство, которое обладает сопротивлением и применяется для ограничения электрического тока, называется резистором.

Резистивными элементами называются идеализированные модели резисторов. Основной величиной, которая характеризует резистор, является сопротивление $R$. Определить его можно из следующего соотношения:

$U_ab = RI$ — закон Ома.

Сопротивление можно измерить в Омах: $[R] = [\frac {U}{I}] = \frac {B}{A} = Ом$

К пассивным элементам также можно отнести катушку индуктивности L.

Катушка – это обмотка изолированного провода, который намотан на каркас или без каркаса (имеются выводы для присоединения). 2}{2C}$

Классификация электрических цепей

Электрический ток и напряжение, мощность и энергия и единицы их измерения

Электрическим токомназывают упорядоченное движение электрических зарядов под воздействием электрического поля. Мгновенным значением тока называют скорость изменения заряда q во времени:

,

где – электрический заряд, прошедший за время через поперечное сечение проводника. Заряд измеряется в кулонах , время – в секундах , электрический ток – в амперах .

Пусть имеется проводник (рис. а). Направление тока выбирается произвольно и указывается стрелкой. Как функция времени ток может принимать положительные и отрицательные значения. Если в результате расчёта тока, выполненного с учётом условно выбранного положительного направления, ток имеет знак плюс, то это означает, что его направление совпадает с выбранным положительным направлением. В противном случае, когда ток отрицателен, он направлен противоположно.

Электрическое напряжение между двумя точками a и b электрической цепи определяется количеством энергии W, затрачиваемой на перемещение единичного заряда из точки a в точку b (рис б).

. Единица измерения напряжения – вольт .

Положительное направление отсчета напряжения соответствует направлению перемещения положительно заряженных частиц от более высокого потенциала точки a к более низкому потенциалу точки b.

Электрическая энергия, затраченная на перемещение единичного заряда между двумя точками с напряжением к моменту времени определяется уравнением вида:

, поскольку , а .

Энергия, поступившая в цепь за промежуток времени от до , выражается интегралом:

. Единица измерения энергии – джоуль (Дж).

Мгновенная мощность определяется производной энергии по времени:

, откуда .

Мощность измеряется в ваттах – . Если , то обусловлен процесс поглощения энергии, если – процесс отдачи.

Электрическая цепь, ее элементы и модели. Пассивные элементы

Электрической цепью называют совокупность устройств, предназначенных для прохождения тока и описываемых с помощью понятий электрического тока и электрического напряжения. Существует и другое определение электрической цепи – электромагнитная система, описание которой возможно и целесообразно с помощью понятий электрический ток и напряжение. Электрическая цепь содержит в себе как источники, так и приемники. Источниками электрической цепи являются устройства, которые создают (генерируют) токи и напряжения. Приёмниками электрической цепи называют устройства, потребляющие или преобразующие электрическую энергию в другие виды энергии.

В основе анализа электрических цепей лежит принцип моделирования: при анализе электрической цепи создаётся физическая модель, содержащая некоторую основную информацию об этой цепи. Далее формируется математическая модель – система уравнений, с помощью которых описывается физическая модель.

К пассивным элементам относятся: резистивное сопротивление, индуктивность и емкость.

Резистивным сопротивлением называют идеализированный элемент цепи, обладающий свойством необратимого рассеивания энергии.

Условное обозначение:

Математическая модель определяется законом Ома: , где .

где R – сопротивление [Ом], G – проводимость, сименс [См].

Закон Ома определяет вольтамперную характеристику (ВАХ) резистивного элемента.

Если резистивное сопротивление не зависит от величины и направления тока, то имеет место прямая пропорциональность между напряжением и током. В этом случае резистивное сопротивление называется линейным. В противном случае резистивное сопротивление называется нелинейным и условно обозначается в виде:

Мгновенная мощность, поступающая в резистивное сопротивление, определяется соотношением вида: .

Электрическая энергия, поступившая в резистивное сопротивление и превращенная в тепло, начиная с некоторого момента времени, например , до рассматриваемого момента , равна:

.

В случае постоянного тока ( ) или напряжения ( ) имеем:

– закон Джоуля-Ленца.

Индуктивным элементом называют идеализированный элемент электрической цепи, приближающийся по свойствам к индуктивной катушке, в которой накапливается энергия магнитного поля. При этом термин «индуктивность» и соответствующее ему условное обозначение применяются для обозначения, как самого элемента цепи, так и для количественной оценки. Единица измерения – генри (Гн).

Условное обозначение:

Математическая модель определяется соотношением вида: , ,

где – потокосцепление, Ф – магнитный поток единицы их измерения вебер [Вб], w – число витков в катушке. Последнее уравнение определяет вебер-амперную характеристику. Связь между током и напряжением на индуктивном элементе определяется выражениями:

, откуда .

Видно, что если через индуктивный элемент протекает постоянный ток, то напряжение будет равно нулю, а это возможно в случае, когда сопротивление на индуктивном элементе равно нулю. Поэтому индуктивность эквивалентна коротко замкнутому (КЗ) участку.

Мгновенная мощность, поступающая в индуктивный элемент, определяется как:

.

Это уравнение показывает, что мощность связана с процессом нарастания или убывания энергии магнитного поля. Энергия магнитного поля, запасенная в индуктивном элементе к моменту t, определяется в виде:

.

Если часть магнитного потока, связанного с индуктивным элементом, связана одновременно и с другим индуктивным элементом, то эти два элемента, кроме и , обладают параметром , называемым взаимной индуктивностью, измеряемым так же как индуктивность.

Емкостным элементом называют идеализированный элемент электрической цепи, приближённо заменяющий конденсатор, в котором накапливается энергия электрического поля. При этом термин «ёмкость» и соответствующее ему буквенное обозначение применяются для обозначения, как самого элемента цепи, так и для количественной оценки.

Единица измерения – фарад [Ф].

Условное обозначение:

Математическая модель определяется выражением вида: .

Это уравнение определяет вольткулонную характеристику. Связь между током и напряжением на емкостном элементе определяется как:

, откуда .

Видно, что при постоянном напряжении ток равен нулю, т.е. емкостной элемент эквивалентен разрыву цепи или холостому ходу (ХХ).

Мощность, поступающая в емкостной элемент, определяется как: .

Это уравнение показывает, что мощность связана с процессом накопления или убыли энергии электрического поля. Энергия, запасенная в емкостном элементе к моменту t:

.

Замещение физических устройств идеализированными элементами электрической цепи

Рассмотренные идеализированные резистивный, индуктивный и емкостной элементы могут служить простейшими моделями реальных физических устройств. К реальным физическим устройствам можно отнести: резистор, катушку индуктивности, конденсатор.

При постоянном и переменном токе в области нижних частот резистор можно рассматривать как идеализированный резистивный элемент, т.е.

Рассмотрим, как можно представить конденсатор, состоящий из двух параллельных пластин, разделенных диэлектриком. При постоянном напряжении и идеальном диэлектрике конденсатор пропускать ток не будет (разрыв в цепи). При переменном напряжении в области нижних частот модель конденсатора, кроме емкостного элемента, может содержать параллельную проводимость , учитывающую потери энергии в диэлектрике.

Теперь представим себе простейшую катушку индуктивности в виде нескольких круговых витков проводника, по которому проходит ток. При постоянном токе катушка индуктивности может быть представлена как сопротивление , которое учитывает сопротивление витков проводника. При переменном токе в области нижних частот катушка индуктивности может быть представлена как индуктивность с последовательно включенным сопротивлением .

В области более высоких частот модели резисторов, катушек индуктивности и конденсаторов становятся более сложными. Например, на сверхвысоких частотах (СВЧ) в резисторе начинает проявляться поверхностный эффект, выражающийся в неравномерном распределении тока по сечению проводника (скин-эффект). В результате этого сопротивление проводника начинает расти с увеличением частоты.

Контрольные вопросы

1. Какие задачи ставит перед собой дисциплина ОТЦ?

2. Как классифицируются электрические цепи?

3. Какие режимы работы электрических цепей Вы знаете?

4. Что называется электрическим током, напряжением, энергией и мощностью?

5. Что называется электрической цепью?

6. Что собой представляют источники и приёмники электрической энергии?

7. В чём состоит принцип моделирования электрических цепей?

8. Какие элементы электрической цепи являются пассивными?

9. Что называется резистивным сопротивлением и проводимостью?

10. Что является математической моделью резистивного элемента?

11. В чём отличие линейного резистивного сопротивления от нелинейного?

12. Как определяется электрическая энергия, поступившая в резистивное сопротивление и превращенная в тепло?

13. Что называется индуктивным элементом?

14. Что является математической моделью индуктивного элемента?

15. Какова связь между напряжением и током, протекающим через индуктивный элемент?

16. Чем мы должны заменить индуктивность, если через неё протекает постоянный ток?

17. Как определяется энергия магнитного поля, запасенная в индуктивном элементе?

18. Что называется емкостным элементом?

19. Что является математической моделью емкостного элемента?

20. Какова связь между напряжением и током, протекающим через емкостной элемент?

21. Чем мы должны заменить ёмкость, если к ней приложено постоянное напряжение?

22. Как определяется энергия электрического поля, запасённая в емкостном элементе?

23. В чём отличие понятий резистивного сопротивления и резистора?

24. В чём отличие понятий индуктивности и катушки индуктивности?

25. Приведите схему замещения катушки индуктивности.

26. В чём отличие понятий ёмкости и конденсатора?

27. Приведите схему замещения конденсатора.

28. Что собой представляет явление скин-эффект?

Лекция № 2

Активные элементы. Независимые и зависимые источники

Активными элементами являются зависимые и независимые источники энергии. К зависимым источникам относят: электронные лампы, транзисторы, операционные усилители. К независимым источникам относят: аккумуляторы, электрогенераторы, термоэлементы. Независимые источники подразделяются на источники напряжения и источники тока.

Независимым источником напряжения (ЭДС) называют идеализированный двухполюсник, напряжение, на зажимах которого не зависит от протекающего через него тока.

Условное обозначение:

Внутреннее сопротивление идеального независимого источника напряжения (ЭДС) равно нулю. ВАХ такого источника представляется в виде (сплошная линия):

Реальный независимый источник напряжения (ЭДС)

обладает внутренним сопротивлением:

Условное обозначение:

ВАХ реального независимого источника напряжения представлена пунктирной линией.

Независимым источником тока называют идеализированный двухполюсный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах.

Условное обозначение: – напряжение на источнике тока

ВАХ такого источника в виде сплошной линии. Внутреннее сопротивление равно бесконечности.

Реальный независимый источник тока

обладает внутренней проводимостью

Условное обозначение:

Возможен переход от схемы независимого источника напряжения (ЭДС) к эквивалентной схеме независимого источника тока по формулам:

, , .

Зависимый источник представляет собой четырехполюсник с двумя парами зажимов:

входных (1, 1’) и выходных (2, 2’). Различают четыре типа зависимых источников:

1. Источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН)

2. Источник напряжения, управляемый током (ИНУТ)

3. Источник тока, управляемый напряжением (ИТУН)

4. Источник тока, управляемый током (ИТУТ)

Покажем условные обозначения зависимых источников различного типа.

В ИНУН (рис. а) входное сопротивление равно бесконечности, входной ток равен нулю, а выходное напряжение связано с входным равенством вида: .

Коэффициент H_U характеризует усиление по напряжению.

В ИНУТ (рис. б) входным током i₁ управляется выходное напряжение u₂. Входная проводимость равна бесконечности, входное напряжение равно нулю.

Коэффициент H_R имеет размерность сопротивления.

В ИТУН (рис. в) выходной ток i₂ управляется входным напряжением u₁. Входной ток равен нулю, входное сопротивление равно бесконечности.

Коэффициент H_G имеет размерность проводимости.

В ИТУТ (рис. г) управляющим током является входной ток i₁. Входная проводимость равна бесконечности.

Коэффициент H_I характеризует усиление по току.

Примером зависимого источника является операционный усилитель (ОУ). Операционный усилитель имеет два входа: 1 – неинвертирующий и 2 – инвертирующий. Идеальный ОУ представляет собой ИНУН с бесконечно большим коэффициентом усиления H_U, с бесконечно большим входным сопротивлением и выходной проводимостью.

Электрическая схема. Топология электрической цепи

Электрической схемой называют графическое изображение электрической цепи. Микросхемой (интегральной схемой) называют интегральную электрическую цепь, содержащую сотни и тысячи простейших активных и пассивных элементов.

Для анализа электрических цепей в последнее время применяют топологические методы, заключающиеся в представлении электрической цепи в виде графа. Граф – геометрическая система линий (ветвей), соединяющих заданные точки (узлы). Граф, у которого ветви ориентированы по направлению токов ветвей, является направленным (ориентированным). Пусть дана электрическая схема в виде:

Для этой цепи ориентированный граф будет выглядеть следующим образом:

Основные понятия и определения в топологии цепей:

1. Узел – место соединения зажимов трех и более элементов.

2. Ветвь – часть цепи, включаемой между двумя узлами, через которые она обменивается энергией с остальной цепью. Ветви, присоединённые к одной паре узлов, образуют параллельное соединение.

3. Путь – последовательно соединенные ветви цепи.

4. Контур – любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям. В зависимости от числа контуров в схеме, различают одноконтурные и многоконтурные схемы. В ряде случаев удобно заменить многоконтурную схему одноконтурной, что упрощает расчёты.

Например. Проведём топологический анализ следующей схемы:

Законы Ома и Кирхгофа

Закон Ома (частный случай II закона Кирхгофа) применяется для ветви или для одноконтурной замкнутой цепи. При написании закона Ома следует выбрать произвольно положительное направление тока.

Закон Ома для ветви, содержащей источники ЭДС и резисторы:

,

В общем случае: . Для замкнутого контура: .

Определение I закон Кирхгофа: алгебраическая сумма всех токов, сходящихся в любом узле, равна нулю. При этом знаки токов берутся с учётом выбранных направлений токов: всем токам, направленным от узла, условно приписывается знак «плюс», и соответственно всем токам, направленным к узлу условно приписывается знак «минус».

– математическая запись I закона Кирхгофа.

Пример

Определение II закона Кирхгофа: алгебраическая сумма ЭДС замкнутого контура равна алгебраической сумме падений напряжений на нем.

– математическая запись II закона Кирхгофа.

Направление обхода контура выбирают произвольно. В левой части уравнения ЭДС, направления которых совпадают с направлением контура принимаются положительными. При записи правой части равенства со знаком «+» берутся падения напряжения в тех ветвях, в которых выбранное положительное направление тока совпадает с направлением обхода контура.

Пример

Принцип эквивалентности. Преобразование электрических схем

Принцип эквивалентности: напряжения и токи в ветвях схемы, не затронутых преобразованием, остаются неизменными.

Последовательное соединение элементов:

1. Последовательное соединение резистивных элементов: .

2. Последовательное соединение индуктивных элементов: .

3. Последовательное соединение емкостных элементов: .

Параллельное соединение элементов:

1. Параллельное соединение резистивных элементов: .

2. Параллельное соединение индуктивных элементов: .

3. Параллельное соединение емкостных элементов:

4. Смешанное соединение резистивных элементов:

Формулы преобразования соединения «треугольника» в «звезду»

Уравнения (1) и (2) подставляем в (3), получаем:

, поскольку , то

, ,

, , откуда

.

С другой стороны напряжение можно определить по контуру II (рис. a).

, откуда .

Таким образом, получим:

, отсюда видно, что

, , по аналогии можно найти .

Данные формулы преобразования будут весьма полезны при определении эквивалентного сопротивления линейной электрической цепи, содержащей соединение типа «треугольник».

Пример. Определим эквивалентное сопротивление линейной следующей электрической цепи:

Проводим эквивалентное преобразование из «треугольника» в «звезду»:

По формулам преобразования получаем:

, , .

Из последней схемы видно, что сопротивления и , как и сопротивления и соединены последовательно. В свою очередь, ветви с сопротивлениями , и , соединены параллельно. Следовательно, эквивалентное сопротивление всей цепи определяется в следующем виде:

.

Контрольные вопросы

1. Какие элементы электрической цепи являются активными?

2. Что называется независимым источником напряжения?

3. В чем отличие идеального источника напряжения от реального?

4. Изобразите ВАХ идеального источника напряжения.

5. Что называется независимым источником тока?

6. В чем отличие идеального источника тока от реального?

7. Изобразите ВАХ идеального источника тока.

8. Что такое зависимые источники? Приведите примеры.

9. Что такое операционный усилитель? Его свойства?

10. Что называется электрической схемой?

11. В чём заключается топологический метод анализа электрических цепей?

12. Какие Вы знаете основные понятия и определения в топологии цепей?

13. Запишите в общем виде Закон Ома для ветви, содержащей источники ЭДС и резисторы.

14. Сформулируйте I и II законы Кирхгофа.

15. В чём состоит принцип эквивалентности и преобразования схем?

16. Запишите формулы преобразования при последовательном соединении резистивных, индуктивных и емкостных элементов.

17. Запишите формулы преобразования при параллельном соединении резистивных, индуктивных и емкостных элементов.

18. Запишите формулы преобразования соединения «треугольника» в «звезду».

Лекция № 3

Принцип наложения. Теорема замещения. Теорема взаимности

Если рассматривать напряжения и токи источников как задающие воздействия, а напряжения и токи в отдельных ветвях цепи как реакцию (отклик) цепи на эти воздействия, то принцип наложения можно сформулировать следующим образом: реакция линейной электрической цепи (ЛЭЦ) на сумму воздействий равна сумме реакций от каждого воздействия в отдельности.

Принцип наложения можно использовать для нахождения реакции в линейной цепи, находящейся как под воздействием нескольких источников, так и при сложном произвольном воздействии одного источника.

Пример № 1. Пусть в ЛЭЦ действует несколько источников. Для нахождения тока или напряжения в какой-либо ветви осуществим поочерёдное воздействие каждым источником и найдём соответствующие частные реакции и на эти воздействия. Тогда результирующая реакция в соответствии с принципом наложения определяется как:

, , где – общее число источников.

Пример № 2. Пусть в ЛЭЦ приложено напряжение сложной формы. Раскладываем это сложное воздействие на сумму простых воздействий. Определяем реакцию цепи на каждое простое воздействие с последующим наложением полученных результатов.

Для нелинейных цепей принцип наложения неприменим – и это обстоятельство часто служит критерием оценки линейности или нелинейности электрической цепи. Для оценки линейности электрической цепи подадим на её вход воздействие в виде напряжения или тока (см. рис.) и будем наблюдать реакцию на выходе цепи.

Теорема замещения: любую ветвь ЛЭЦ с напряжением u и током i можно заменить источником напряжения с и источником тока с .

Теорема взаимности: если источник напряжения, включенный в некоторую ветвь ЛЭЦ, составленной из пассивных двухполюсников, вызывает в другой ветви этой цепи некоторый ток, то тот же источник напряжения, будучи перенесен в эту вторую ветвь, вызовет в первой ветви прежний ток.

Теорема об активном двухполюснике. Теорема Тевенина и Нортона

Теорема об активном двухполюснике используется в случае, когда надо найти реакцию цепи (ток или напряжение) в одной ветви. При этом остальную часть цепи, к которой подключена данная ветвь, удобно рассматривать в виде двухполюсника.

Активный двухполюсник – содержит источники электрической энергии, которые не компенсируются взаимно внутри двухполюсника, в противном случае двухполюсник пассивный.

Различают две модификации теоремы об активном двухполюснике:

Теорема об эквивалентом источнике напряжения (Теорема Тевенина): ток в любой ветви ЛЭЦ не измениться, если активный двухполюсник, к которому подключена данная ветвь, заменить эквивалентном источником напряжения (ЭДС) с напряжением (ЭДС), равным напряжению холостого хода на зажимах разомкнутой ветви и внутренним сопротивлением источника, равным эквивалентному входному сопротивлению пассивного двухполюсника со стороны разомкнутой ветви.

Теорема об эквивалентом источнике тока (Теорема Нортона): ток в любой ветви ЛЭЦ не измениться, если активный двухполюсник, к которому подключена данная ветвь, заменить эквивалентном источником тока с током, равным току короткого замыкания этой ветви, и внутренней проводимостью, равной эквивалентной входной проводимости со стороны разомкнутой ветви.

Связь между эквивалентным источником напряжения и тока выражается соотношениями:

, , .

Принцип дуальности. Теорема Телледжена. Баланс мощности

Принцип дуальности: если для данной электрической цепи справедливы некоторые законы, уравнения или соотношения, то они будут справедливы и для дуальных величин в дуальной цепи.

Использование принципа дуальности в ряде случаев позволяет существенно упростить расчёт. Так, если найдены уравнения для одной цепи, то, используя дуальные соотношения можно сразу записать законы изменения дуальных величин в дуальной цепи.

Теорема Телледжена: сумма произведений напряжений и токов всех ветвей цепи, удовлетворяющих законам Кирхгофа, равно нулю.

.

Баланс мощности: для любой замкнутой электрической цепи сумма мощностей , развиваемых источниками электрической энергии, равна сумме мощностей , расходуемой в приемниках энергии.

, или – уравнение баланса мощности.

Например. Составить уравнение баланса мощности для резистивной электрической цепи.

, где

– напряжение на источнике тока

Следует обратить внимание на расстановку знаков при составлении уравнения баланса мощности. Направление действия ЭДС совпадает с заранее выбранном направлении тока ветви , поэтому первое слагаемое в левой части уравнения записывается со знаком «плюс». Направление напряжения на источнике тока выбрано противоположно направлению тока источника тока, поэтому второе слагаемое также записывается со знаком «плюс». При записи правой части уравнения баланса мощности все слагаемые берутся со знаком «плюс».

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте принцип наложения.

2. В каких случаях используется принцип наложения?

3. Для каких электрических цепей не выполняется принцип наложения?

4. Как оценить линейность электрической цепи с помощью принципа наложения?

5. Сформулируйте теорему замещения.

6. Сформулируйте теорему взаимности.

7. В каком случае при анализе цепи используется теорема об активном двухполюснике?

8. Какой двухполюсник называется активным?

9. Сформулируйте теорему об эквивалентном источнике напряжения (Тевенина).

10. Сформулируйте теорему об эквивалентном источнике тока (Нортона).

11. Сформулируйте принцип дуальности.

12. Перечислите основные дуальные понятия.

13. Как

Назначение и классификация электрических аппаратов | Оборудование

Электрическими аппаратами управления и защиты называют электротехнические устройства, которые служат для ручного или автоматического включения и отключения электрических цепей и их автоматической защиты при различных анормальных режимах.
По назначению электрические аппараты делят на коммутационные (обеспечивают включение и отключение электрических цепей), защитные (предохраняют электрические цепи и электродвигатели от длительного воздействия токов короткого замыкания и перегрузок) и управления (регулируют заданные параметры электрической цепи) и т. д.
Так, но способу воздействия на электрическую цепь различают аппараты контактные, которые замыкают или размыкают электрическую цепь с помощью контактов, и бесконтактные, воздействующие на электрическую цепь путем резкого изменения своей электрической проводимости (транзисторы, тиристоры и т.д.). Контактные аппараты бывают ручного и электромеханического управления. Аппаратура ручного управления приводится в действие обслуживающим персоналом, а при электромеханическом управлении подвижные контакты аппарата приводятся в действие при помощи электромагнита.

Рис. 1. Коммутация электрической цепи: а — схема; б — кривая тока

Основные недостатки контактных коммутационных аппаратов — сравнительно невысокая надежность и малый срок службы из-за износа контактов в процессе эксплуатации. Этот износ обусловлен дуговым электрическим разрядом на контактах, возникающим при размыкании любой электрической цепи.

Рассмотрим процесс отключения в электрической цепи, изображенной на рисунке 1, в которую включены активное R и индуктивное L сопротивления. Любое электротехническое устройство (трансформатор, электродвигатель и т. д.) содержит эти элементы. Пусть контакт SA замкнут и по цепи протекает ток, определяемый приложенным напряжением и сопротивлением нагрузки.
Вокруг любой катушки индуктивности возникает магнитное поле, на создание которого расходуется часть энергии, подводимая к ней от источника. В момент размыкания контакта SA (момент времени 0 на рис. 1. б) энергия, запасенная магнитным полем катушки, не может исчезнуть мгновенно. Эта энергия расходуется на поддержание и течение некоторого времени после коммутации (разрыва контактов) тока в цепи.
В момент разрыва контакта SA в катушке индуктивности ЭДС самоиндукции, которая пропорциональна скорости изменения тока. Значение ЭДС самоиндукции может достигать нескольких тысяч вольт, поэтому воздушный промежуток в контакте SA, к которому оказывается приложенной разность электрических потенциалов, равная ЭДС самоиндукции, ионизируется и через него некоторое время протекает остаточный электрический ток. Таким образом, при протекании электрического тока в воздушном промежутке между контактами возникает электрическая дуга (искра).
Интенсивность и время существования дуги зависят от силы тока, который разрывается контактами, величины индуктивностей, включенных в сеть, и скорости размыкания контактов. Чем больше ток и меньше скорость размыкания контактов, тем интенсивнее электрическая дуга между контактами и больше время ее горения.
Температура электрической дуги достаточно велика — до 3000 °С. Под ее действием разрушается поверхность контактов, происходит их значительный износ и, как следствие, выход из строя. Степень износа контактов прямо пропорциональна значению размыкаемого тока и времени горения дуги. Поэтому одним из наиболее радикальных способов уменьшения износа контактов под влиянием дуги является сокращение ее времени горения за счет уменьшения времени размыкания контактов или применение специальных дугогасительных устройств.
Поскольку контакты находятся в газовой среде, включающей в себя кислород (атмосфера), то под действием высокой температуры электрической дуги на поверхности контактов образуется пленка оксидов, которые являются хорошим изолятором. При достаточно толстом слое оксидной пленки контакты выходят из строя. Для защиты контактов от подобного эффекта на их поверхность наносят тонкий слой металлов (серебра, золота, платины), плохо поддающихся окислению.

Классификация цепей и требования, предъявляемые к электрическим схемам

§ 81. Классификация цепей и требования, предъявляемые к электрическим схемам

На э. п. с. различают силовые цепи, высоковольтные цепи вспомогательных машин и приборов отопления, цепи управления, цепи сигнализации и освещения.

На э. п. с. постоянного тока к силовой цепи относят тяговые двигатели н все электрические аппараты, включенные в их цепь, с помощью которых осуществляют соединение двигателей с контактной сетью и рельсами, пуск и регулирование скорости локомотива, защиту от перегрузок, коротких замыканий, бок-сования, юза и перенапряжений (токоприемники, быстродействующие выключатели, реле, контакторы, пусковые резисторы и т. д), а также измерительные приборы. В высоковольтные цепи вспомогательных машин и приборов отопления входят электродвигатели для привода компрессоров, вентиляторов н генераторов управления, делителей напряжения, машинные преобразователи, печи отопления, калориферы, электрические аппараты, которые управляют электродвигателями и приборами отопления, аппараты защиты и измерительные приборы.

На э. п. с. переменного тока силовую цепь подразделяют на высоковольтную (первичную) и цепь тяговых двигателей. В высоковольтную цепь входят токоприемники, главный выключатель, обмотка высшего напряжения тягового трансформатора, высоковольтный переключатель

напряжения (на э. п. с переменного тока с регулированием напряжения на стороне высшего напряжения) и ряд аппаратов (трансформаторы тока, аппараты, соединяющие обмотку трансформатора с рельсами, переключатель рода тока на электровозах двойного питания, аппараты защиты от радиопомех, разрядники и др), находящихся под напряжением контактной сети В цепь тяговых двигателей входят обмотки низшего напряжения тягового трансформатора, преобразователи, аппараты для регулирования напряжения (на э. п с. переменного тока с регулированием напряжения на стороне низшего напряжения), реакторы, аппараты для изменения направления вращения якорей и регулирования возбуждения тяговых двигателей (на э. п с. переменного тока с двигателями пульсирующего тока), пусковые резисторы (на электровозах двойного питания), защитная аппаратура и ряд вспомогательных аппаратов. К высоковольтным цепям вспомогательных машин и приборов отопления на э п. с. переменного тока относят обмотки собственных нужд тягового трансформатора, электродвигатели для привода вспомогательных машин, блоки защиты преобразователей, отопительные приборы, аппаратуру управления и защиты

На э. п. с различают цепи управления силовыми аппаратами, вспомогательными машинами, приборами отопления, вспомогательными аппаратами, сигнализацией и освещением. Цепи управления силовыми цепями объединяют контроллеры машиниста, катушки электропневматических вентилей приводов групповых и индивидуальных контакторов, блок-контакты коммутирующей аппаратуры, промежуточные и защитные реле, блоки управления тиристорами и блоки для автоматического регулирования тормозного режима (на э. п. с. с плавным регулированием напряжения и плавным автоматическим регулированием электрического торможения) В цепи управления вспомогательными машинами, приборами отопления, в цепи сигнализации и освещения входят кнопочные выключатели, панели управления, источники питания (аккумуляторные батареи, генераторы управления, ста-

тические преобразователи напряжения), регуляторы давления, катушки электромагнитных контакторов, вентилей защиты, блок-контакты аппаратов управления и защиты вспомогательных цепей, приборы сигнализации и освещения.

Для электровозов и электропоездов постоянного тока построение силовых цепей определяется числом тяговых двигателей, соотношением номинального напряжения двигателя и напряжения контактной сети, способом регулирования скорости движения (контакторно-рео-статное или тиристорное), способом перехода с одного соединения двигателей на другое при реостатном пуске и регулировании скорости движения ступенями, видом электрического торможения (реостатное, рекуперативное, ре-куперативно-реостатное), системой возбуждения двигателей при электрическом торможении, способами защиты и обеспечения аварийных режимов работы. На э п с. переменного тока построение силовых цепей зависит от системы регулирования напряжения (на стороне высшего или низшего напряжения, ступенчатое, плавное межступенчатое или плавное бесконтактное), рода тяговых двигателей (пульсирующего тока, асинхронные трехфазные, вентильные), вида схемы выпрямления тока (на э п. с. с двигателями пульсирующего тока), компоновки преобразователей, наличия и вида электрического торможения, регулирования возбуждения в тяговом и тормозном режимах, способов защиты силовых цепей и обеспечения аварийных режимов работы электроподвижного состава постоянного и переменного тока

Силовые цепи при минимальном числе электрических аппаратов (особенно с дугогашением) и соединяющих их кабелей или шин должны обладать надежностью, обеспечивать безопасность для обслуживающего персонала и выполнять возложенные на них функции по пуску и регулированию скорости движения в тяговом и тормозном режимах (если электрическое торможение предусмотрено на э. п с), защите тяговых двигателей и аппаратов от перегрузок, короткого замыкания, перенапряжений и в других аварийных режимах, исключать возможность создания обход-

ных и вредных контуров, приводящих к возникновению недопустимых режимов. Кроме общих требований, к силовым цепям в зависимости от конструктивного исполнения электровозов и принятой системы управления предъявляют дополнительные требования, вытекающие из особенностей характера работы локомотивов. Например, у электровозов с сочлененными кузовами (ВЛ8, ВЛ10, ВЛ80, ВЛ80\ ВЛ82 и др.) оборудование обеих секций кузова в основном должно быть идентичным и иметь минимальное число силовых соединительных кабелей.

Построение цепей управления в основном зависит от способа управления (неавтоматического или автоматического), числа соединений тяговых двигателей, способа переключения их с одного соединения на другое, системы электрического торможения, системы управления (индивидуальная, групповая или индивидуально-групповая), конструкции привода групповых контакторов, системы защиты, рода э. п. с, вида системы управления (контакторно-реостатная или бесконтактная). Во всех случаях цепи управления стремятся выполнять более простыми с учетом следующих основных требований: управление э. п. с. должно быть простым, контроллер управления иметь возможно меньшее число рукояток, а их механические блокировки исключать ошибочную последовательность действий машиниста.

На двухсекционных электровозах исключают параллельную работу аккумуляторных батарей, так как при параллельном включении батарей с различной степенью заряда между ними возникает уравнительный ток. Батарея, заряд которой выше, будет разряжаться на батарею с меньшим зарядом, что может (при большом уравнительном токе) вызвать перегорание предохранителей.

Чтобы исключить возможность управления секциями или электровозами из двух кабин одновременно (это может привести к аварийным режимам), обеспечить охрану труда локомотивной бригады, аппараты управления, кнопочные выключатели, контроллеры машиниста электровоза нли электропоезда запи-

рают замками, к которым имеется один комплект ключей; кроме того, на электровоз или электропоезд выдается одна реверсивная рукоятка

Необходимо также обеспечить требуемую последовательность срабатывания отдельных аппаратов и исключить обходные «вредные» контуры, которые могут вызвать неправильное действие тяговых аппаратов, при наименьшем числе блокировок, особенно электрических.

Неисправность отдельных аппаратов не должна приводить к возникновению опасных режимов, например к включению двигателей при выключенном контроллере, самопроизвольному движению в другую сторону, тяговому режиму вместо тормозного, коротким замыканиям в силовой цепн и т. д. Возникновение таких режимов при неисправности отдельных аппаратов обычно предотвращается соответствующими блокировками. Также необходимо иметь блокировку для предотвращения возникновения юза при совместном действии электрического и пневматического тормозов, ограничивающую общую тормозную силу электровоза

Цепи управления всех моторных вагонов электропоездов и электровозов некоторых серий выполняют так, чтобы онн допускали работу по системе многих единиц. При работе в таком режиме процессы в цепях управления одного локомотива не должны оказывать влияния на работу цепей другого и вызывать в них нарушения правильной очередности действия аппаратов или образование «вредных» контуров между цепями управления локомотивов, работающих по системе многих единиц. Предусмотрена также возможность работы по системе многих единиц исправного локомотива и локомотива с частично отключенными двигателями.

В цепи управления электровозом необходимо иметь систему блокировок, обеспечивающих его работу при частично отключенных тяговых двигателях в тех случаях, когда требуется изменить порядок действия аппаратов силовой цепи.

При срабатывании аппаратов защиты и отключении тяговых двигателей допускается их восстановление, только ког-

да главная рукоятка контроллера машиниста находится на нулевой позиции. Перевод тормозной рукоятки контроллера с первой на нулевую позицию сопровождается подготовкой цепи управления к переходу на тяговый режим. При резком передвижении рукояток контроллера машиниста необходимо, чтобы аппараты силовой цепи переходили в положение, соответствующее конечной позиции, на которую поставлена рукоятка, и была бы исключена возможность возникновения коротких замыканий, чрезмерных бросков тока, разрывов силовой цепи и т. д. Необходимо также, чтобы цепи управления при обратном передвижении рукояток с высших позиций на низшие в тяговом режиме допускали уменьшение силы тягн, а с низших на высшие в тормозном — снижение скорости движения

На электровозах с неавтоматическим управлением переход с одной позиции на другую при тяговом и тормозном режимах машинист осуществляет по своему усмотрению, перемещая соответствующие рукоятки контроллера. Поэтому цепи управления нужно выполнять так, чтобы поворот барабанов или кулачковых валов аппаратов без дугогаше-ния (реверсоров, тормозных переключателей и др.) происходил при разомкнутой силовой цепи, а замыкание силовой цепи — только после поворота их барабанов в положение, соответствующее положению рукояток контроллера машиниста. Этн требования можно выполнить, если сблокировать механически главную рукоятку с реверсивной и тормозной, а кулачковые валы реверсоров и тормозных переключателей с линейными индивидуальными контакторами.

Механическая блокировка главной и реверсивной рукояток исключает возможность ошибочного переключения реверсора при замкнутой силовой цепи и позволяет перевести главную рукоятку на первую позицию только после перевода реверсивной в положение Вперед или Назад. Однако если бы в цепи управления не было электрической блокировки, то при неисправности привода реверсора его вал мог бы не повернуться из одного положения в другое и вызвать движение электровоза в обратном на-

правлении. Прн замедленном действии привода реверсора поворот его вала происходил бы при замкнутой силовой цепи. Электрические блокировки исключают такой поворот.

Для обеспечения выбранной последовательности срабатывания аппаратов при тяговом или тормозном режиме в цепях с неавтоматической системой управления также предусматривают блокировки первой позиции, которые исключают замыкание силовой цепи, если машинист кратковременно (на 1 —1,5 с) не задержит главную рукоятку на 1-й позиции. При наличии этих блокировок и быстром переводе главной рукоятки, минуя 1-ю позицию, силовая цепь на высших позициях не будет собираться, что исключит толчки тока в ией.

При индивидуально-групповой системе управления групповые переключатели обычно имеют два или три фиксированных положения. Электропневматический привод этих переключателей автоматически возвращается в исходное положение, если прекратится питание катушек его вентилей. Обычно этого достигают, применяя в приводе один вентиль выключающего типа. Требуемую последовательность переключений контакторов обеспечивает развертка шайб кулачкового вала. В цепи управления при этом необходимо сравнительно небольшое число блок-контактов для обеспечения правильной последовательности действия группового переключателя и индивидуальных контакторов, с помощью которых осуществляют реостатный пуск.

При групповых системах управления объединяют в одном аппарате — многопозиционном главном контроллере — контакторы для переключения двигателей с одного соединения на другое, линейные и реостатные контакторы. В этом случае в цепях управления применяют различные простейшие следящие системы

На электропоездах с автоматической системой управления допускается установка рукоятки контроллера в любое положение при любой скорости движения поезда; при этом должны происходить пуск и торможение с колебаниями тока в установленных пределах, поворот вала группового аппарата на соот-

ветствующую позицию. В автоматических системах управления обычно не предусматривают обратные переходы. В этом случае цепи управления выполняют так, чтобы при обратном движении рукоятки контроллера не происходило изменений до нулевой позиции, на которой силовая цепь размыкается.

Рассмотренные требования к построению схем цепей управления выполняются иа отечественном и зарубежном э. п. с. В связи с резким увеличением скоростей движения поездов неавтоматическую систему управления стали дополнять устройствами для автоматического поддержания скорости на заданном уровне независимо от внешних воздействий. При этом если фактическая скорость не соответствует заданной, автоматически осуществляется разгон или замедление поезда с учетом ограничения силы тяги по условиям сцепления колес с рельсами и теплового режима работы электрооборудования.

Построение цепей управления вспомогательными машинами в основном зависит от принятой системы вспомогательных машин и их конструкции.

Схемы электрических цепей в зависимости от основного назначения подразделяют на структурные, функциональные, принципиальные, соединений и др.

Наиболее важными для понимания работы э п. с. являются принципиальные схемы Они позволяют получить ясное представление о том, по каким цепям и через какие элементы оборудования электроэнергия поступает к тяговым двигателям, вспомогательным машинам, приводам аппаратов и другим потребителям, установленным на локомотиве. На этих схемах изображают только основные элементы оборудования. Второстепенные же элементы (например, переходные зажимы, промежуточные провода), при наличии которых трудно проследить путь тока, на них не изображают Для того чтобы принципиальная схема получилась более наглядной, различные машины, приборы и аппараты располагают иа ней в том порядке, в каком они соединены, без учета действительного размещения на электровозе и их механической связи друг с другом. Все соединительные провода изображают по возможности прямыми линиями кратчайшей длины

По структурной схеме определяют основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи. Эти схемы разрабатывают при проектировании, например, э. п. с , узла, аппарата, на стадиях, предшествующих разработке схем других видов, и пользуются ими для общего ознакомления

Функциональная схема служит для разъ-

Рис. 231. Схема соединений проводов и шин блока силовых аппаратов № 2 первой секции

электровоза ВЛ80Р

яснения определенных процессов, протекающих в отдельных цепях установки или в установке в целом Функциональными схемами пользуются для изучения принципов работы установки, аппарата и др.

В схеме соединений показывают соединения всех составных частей, узлов, аппаратов, оборудования электровоза или вагона электропоезда На схемах соединений показывают либо внешние соединения между отдельными устройствами, непосредственно входящими в состав устройства,— схема внешних соединений, либо соединения между элементами внутри отдельных аппаратов или узлов— схема внутренних соединений.

На схеме внешних соединений изображают все устройства и элементы, входящие в состав узла (изделия), их входные и выходные разъемы, зажимы, платы и др , к которым присоединяют провода, жгуты и кабели внешнего монтажа, а также соединения между этими узлами и элементами Расположение графических обозначений устройств и элементов на схеме должно давать примерное представление об их действительном расположении на электровозе или вагоне

Аппараты, электродвигатели на схеме соединений изображают в виде прямоугольников (рис 231), а входные и выходные элементы показывают условными графическими обозначениями по ГОСТу. Если элементы, аппараты, электродвигатели имеют маркировку, ее повторяют и иа схеме соединений

На схеме внутренних соединений изображают полностью все элементы, входящие в состав узла (изделия), указывая задействованные и незадействованные части, номера проводов, например все контакты группового переключателя, контактора, реле и др Элементы показывают в виде условных графических обозначений, а устройства — в виде прямоугольников или внешними очертаниями Около условных графических обозначений дают обозначения, присвоенные им на принципиальной схеме; допускается также указывать номинальные значения основных параметров (сопротивление, емкость или тип элемента).

Провода, жгуты и кабелн на схемах показывают отдельными линиями Для упрощения начертания допускается сливать отдельные провода, идущие в одном направлении, в общую линию Номера проводов и жил кабелей проставляют около обоих их концов. Каждый элемент оборудования обозначают на схемах особым присвоенным ему условным графическим обозначением, которое выражает наиболее характерные особенности данного элемента

Все контакты блокировок и контакторов обычно изображают в положении, которое они занимают при нулевом положении главной рукоятки и позиции Вперед реверсивной рукоятки контроллера машиниста В соответствии с этим все блок-контакты и контакты аппаратов, производящие соединения проводов электрической цепи, подразделяют на размыкающие, т. е замкнутые при нормальном

положении аппарата (отсутствии тока или внешних сил), и замыкающие, т е разомкнутые при этом же положении аппарата

Отдельные элементы одного и того же аппарата могут быть расположены в разных частях электрической схемы, но для облегчения чтения схемы всем им придается одинаковое буквенное или цифровое обозначение Так, главные контакты быстродействующего выключателя в схемах электровозов отечественного производства обозначают буквами БВ. Это же обозначение придают катушке электропневматического привода (возврат) выключателя БВ, катушке удерживающего электромагнита и блок-контактам его независимо от того, в какую цепь они включены.

Прочитать электрическую схему электровоза или электропоезда — это значит проследить путь, по которому (через какие аппараты) ток поступает в тяговые двигатели, вспомогательные машины и др Для этого необходимо знать, какое положение занимают контакты аппаратов, переключающие ее цепи, так как в зависимости от состояния этих контактов (замкнуты они или разомкнуты) одни цепи находятся под током, а другие обесточены.

Обычно состояние, которое занимают контакты прн различных положениях аппаратов, указывают на развертках соответствующих аппаратов, прилагаемых к схеме. Последовательность замыкания отдельных контактов, выполняюших основные переключения в схеме, определяется разверткой контроллера машиниста и указывается в так называемой таблице замыкания и размыкания контакторов, которая также прилагается к схеме

Для облегчения чтения обычно на принципиальных схемах приводят разъяснения, например указания о полярности напряжения в контактной сети (на электровозах постоянного тока), при которой составлена схема обозначения проводов цепи управления и аппаратов. На схемах цепей управления электровозов ВЛ80С, ВЛ80Т, ВЛ80Р, ВЛ80″, ВЛ60К провода, обозначенные буквой Э с цифрой (Э1, Э2 и т д), идут в межсекционные или в межэлектровозные соединения, а провода с буквой H и цифрой (Hl, Н2, НЗ и т д.) соединяют аппараты и приборы только внутри секции. На электровозе ВЛП нумерация всех цепей произведена по группам’ 001—199 — силовые цепи, 501—699 — цепи управления тяговыми двигателями; 701—799 — цепи управления вспомогательными машинами, номера, кратные 100,— «земля» и т. д Зажимы аппаратов имеют сквозные цифровые номера Например, обозначение ПкД1/5 означает, что провод подсоединен к зажиму 5 первого переключателя тяговых двигателей

На электровозах ЧС4, ЧС4Т нумерация аппаратов и оборудования на схемах выполнена большими цифрами, проводов, шин и кабелей — малыми, контактов реверсоров, контакторов и реле — буквами и цифрами Нумерация произведена по группам, соответствующим определенным цепям Например, для аппаратов и оборудования силовых цепей выдепены номера от 001 до 199

⇐Предыдущая Оглавление Следующая⇒

Электрические цепи и 📙 их элементы

1. Основные понятия и классификация электрических цепей
2. Разновидности электрических схем
3. Активные элементы электрической цепи
4. Пассивные элементы электрической цепи

К электрической цепи принадлежит ряд приспособлений, обеспечивающих течение через них электрического тока. Для обзора явлений, что имеют место в электрических цепях, применяют величины электродвижущей силы, напряжения и электрического тока.

Электрическая цепь являет собой комплекс приспособлений, что составляют линию для течения электрического тока с целью сообщения, распределения и трансформации энергии.

Электрические цепи постоянного тока – это цепи, в которых образование, сообщение и распределение электрической энергии осуществляется под постоянным напряжением.

Для данных цепей характерно постоянное электрическое и магнитное поле, то есть ток и напряжение в них постоянны, иными словами, их изменение во времени равняется нулю:

\({di\over dt}=0; {du\over dt}=0\)

Соответственно ток, что протекает через емкость и напряжение на катушке индуктивности тоже равняются нулю:

\(U_L=L {di\over dt}=0; I_C=C {dU_C\over dt}=0\)

Таким образом, напрашивается заключение, что сопротивление катушки индуктивности в цепях постоянного тока равняется нулю, а сопротивление емкости конденсатора, наоборот, является бесконечно большой величиной. Потому катушка индуктивности в цепи с постоянным током является обычным проводом с пренебрежимо малым сопротивлением, а емкость по сути представляет собой разрыв цепи.

Все устройства электрической цепи делятся на три составляющие:

1. Источник питания. Данный элемент вырабатывает электроэнергию.
2. Передающий элемент. Данный элемент, или группа элементов, выполняет функцию передачи электроэнергии. Сюда относятся провода и другие устройства, обеспечивающие нормальное напряжение.
3. Преобразующее устройство. Данный элемент или группа элементов преобразуют электроэнергию в иные виды энергии. Такие элементы также называют приемниками.

Обычно источники электроэнергии преобразуют различные виды энергии в электрическую. Данную функцию могут выполнять: термопреобразователь, генератор, гальванический элемент.
Приемники электроэнергии, наоборот, преобразуют электроэнергию в разные виды энергии. Например, в свет, тепло и прочее. Это могут быть лампочки, двигатели, резисторы и прочие приборы.

В электрических цепях приборы соединены самыми разнообразными способами. Все схемы описываются определенными законами, что вывели знаменитые ученые Кирхгоф и Ом.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Различают три вида соединений элементов в электрических цепях:

1. Последовательное. В данном соединении все элементы подсоединяются друг за другом. Сопротивление такой цепи составляет суммарное сопротивление всех элементов. При этом по всем участкам электрической цепи течет одинаковый ток, а напряжение распределяется на каждом элементе частично. Остановка работы одного из элементов при последовательном соединении приводит к полной неработоспособности всей цепи. Примером последовательного соединения есть елочная гирлянда, в которой при перегорании одной лампочки, вся гирлянда не светится. Преимуществом данного вида соединения есть то, что в цепь можно подсоединить большое число элементов, рассчитанных на небольшое напряжение.
2. Параллельное. При данном соединении к двум точкам подсоединяется несколько элементов. При этом напряжение для каждого участка цепи будет одинаковое. Данный вид соединения дает возможность наблюдать течение тока разными путями. На разветвлении ток делится на несколько веток, каждой из которых соответствует свое собственное сопротивление. В итоге суммарный ток равняется сумме токов каждой из веток. При возрастании общей проходимости цепи снижается ее сопротивление. С помощью такого соединения можно обеспечить независимую работу каждой из ветвей. То есть, при поломке одного из элементов, остальные, подключенные параллельно, будут работать, так как разрыв цепи не происходит.
3. Комбинированное. Этот вид соединения включает в себя параллельное и последовательное соединения. Такой вид соединения чаще всего применяется на практике. К примеру, защитная аппаратура подсоединяется параллельно, чтобы в нужный момент разорвать цепь, лампочки с розетками подключаются параллельно, чтобы при поломке или перегорании одной из них, другие оставались работоспособными. Зачастую комбинированное соединение используется из-за различного энергопотребления узлов, то есть при различном напряжении сопротивления таких узлов отличаются один от другого. Благодаря комбинации соединений достигается эффективное распределение нагрузки и исключается перегруз цепи.

Для наглядного изображения электрической цепи используют электрическую схему, при этом все устройства цепи обозначаются соответствующими символами.

Электрическая схема представляет собой некую идеализированную цепь, представляющую расчетную модель реальной цепи. Второе ее название – эквивалентная схема замещения. В основном схему стараются изобразить так, чтобы она максимально отражала действительную цепь. Во время расчетов реальные элементы замещают схематическими элементами.

Цепи с постоянным током используют два элемента – резистор с сопротивлением \(R\) и источник энергии с внутренним сопротивлением \(r_0\). Внутреннее сопротивление источника питания – это суммарное сопротивление всех его элементов.

Сопротивление резистора \(R\) являет собой потребление электрической энергии приемником для преобразования ее в иной вид энергии, при этом выделяется определенная мощность:

\(P=i^2 R\)

Для расчета электрической цепи необходимо знать некоторые понятия, такие как контур, узел, ветвь.
Контуром является замкнутый участок цепи, что включает ветви и узлы.

Узел – это соединение ветвей. На электрической схеме узел обозначается точкой и означает соединение нескольких линий.

Ветвью является участок цепи, состоящий из последовательно соединенных элементов, и которому присуще определенное значение силы тока.

Если на схеме изображено заземление точки, то ее потенциал равен нулю.

К активным элементам линейной электрической цепи относятся источник электродвижущей силы и источник электрического тока.

К идеальным источникам ЭДС относятся такие источники, в которых ЭДС и напряжение остаются постоянными.

В реальных условиях ЭДС и напряжение источников меняется при смене нагрузки. В электрических схемах, чтобы учесть данный момент, последовательно подключают резистор \(r_0\).

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Напряжение \(U_a b\) прямо пропорционально зависит от тока приемника и равняется разнице между ЭДС источника и падением напряжения на его внутреннем сопротивлении \(r_0\).

\(U_a b=φ_a-φ_b\)

Электрический ток обратно пропорционален сопротивлению:

\(I={E\over R_H+r_0}\)

При ЭДС генератора с внутренним сопротивлением и сопротивлением приемника, не зависящими от напряжения и тока, внешняя характеристика генератора \(U_1 2=f(i)\) и вольтамперная характеристика приемника \(U_a b=f(i)\) будут линейными величинами.

Для источника электрического тока свойственны бесконечно высокие величины внутреннего сопротивления и ЭДС. Они связаны дрыг с другом следующей зависимостью:

\({E\over R_0} =i\)

При условии, что \(r_0≥R_H\) и \(i_0≤i\), источник энергии будет пребывать в состоянии, приближенном к короткому замыканию, когда \(i_0=0\).
Если внутреннее сопротивление источника равняется нулю, то это идеальный источник.

Пассивными элементами электрической цепи считаются катушка индукции, резистор и конденсатор емкости. Для понимания их силовых свойств, рассмотрим их поведение в условиях постоянного тока.2\over 2C}\)
 

Электрическая цепь — Вики

Рисунок 1 — Условное обозначение электрической цепи

Электрическая цепь (гальваническая цепь) — совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение.

Изображение электрической цепи с помощью условных знаков называют электрической схемой (рисунок 1).

Классификация электрических цепей

Неразветвленные и разветвленные электрические цепи

Рисунок 2 — Разветвленная цепь

Электрические цепи подразделяют на неразветвленные и разветвленные. На рисунке 1 представлена схема простейшей неразветвленной цепи. Во всех её элементах течет один и тот же ток. Простейшая разветвленная цепь изображена на рисунке 2. В ней имеются три ветви и два узла. В каждой ветви течет свой ток. Ветвь можно определить как участок цепи, образованный последовательно соединенными элементами (через которые течет одинаковый ток) и заключённый между двумя узлами. В свою очередь узел есть точка цепи, в которой сходятся не менее трёх ветвей. Если в месте пересечения двух линий на электрической схеме поставлена точка (рисунок 2), то в этом месте есть электрическое соединение двух линий, в противном случае его нет. Узел, в котором сходятся две ветви, одна из которых является продолжением другой, называют устранимым или вырожденным узлом.

Линейные и нелинейные электрические цепи

Линейной электрической цепью называют такую цепь, все компоненты которой линейны. К линейным компонентам относятся зависимые и независимые идеализированные источники токов и напряжений, резисторы (подчиняющиеся закону Ома), и любые другие компоненты, описываемые линейными дифференциальными уравнениями, наиболее известны электрические конденсаторы и катушки индуктивности. Если цепь содержит отличные от перечисленных компоненты, то она называется нелинейной.

Изображение электрической цепи с помощью условных обозначений называют электрической схемой. Функция зависимости тока, протекающего по двухполюсному компоненту от напряжения на этом компоненте называют вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Часто ВАХ изображают графически в декартовых координатах. При этом по оси абсцисс на графике обычно откладывают напряжение, а по оси ординат — ток.

В частности, омические резисторы, ВАХ которых описывается линейной функцией и на графике ВАХ являются прямыми линиями, называют линейными.

Примерами линейных (как правило, в очень хорошем приближении) цепей являются цепи, содержащие только резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности без ферромагнитных сердечников.

Некоторые нелинейные цепи можно приближенно описывать как линейные, если изменение приращений токов или напряжений на компоненте мало, при этом нелинейная ВАХ такого компонента заменяется линейной (касательной к ВАХ в рабочей точке). Этот подход называют «линеаризацией». При этом к цепи может быть применён мощный математический аппарат анализа линейных цепей. Примерами таких нелинейных цепей, анализируемых как линейные относятся практически любые электронные устройства, работающие в линейном режиме и содержащие нелинейные активные и пассивные компоненты (усилители, генераторы и др.).

Законы, действующие в электрических цепях

См. также

Литература

• Электротехника: Учеб. для вузов/А. С. Касаткин, М. В. Немцов.— 7-е изд., стер.— М.: Высш. шк., 2003.— 542 с.: ил. ISBN 5-06-003595-6
• Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3.

Ссылки

Классификация и использование цепей классов 1, 2 и 3

Предоставлено www.MikeHolt.com.

Эта статья является пятой в серии из 12 статей о различиях между заземлением и заземлением.

Давайте начнем обсуждение, сосредоточив внимание на требованиях к объединению услуг.

Металлические части кабельных каналов и / или кожухов, содержащие рабочие провода, должны быть соединены вместе [разд. 250.92 (А)]. Используйте соединительные перемычки вокруг переходных шайб и кольцевых заглушек для сервисных дорожек качения (, рис.1 ). Вы можете использовать стандартные контргайки для механических соединений с дорожками качения, но вы не можете использовать их в качестве средств соединения [разд. 250.92 (B)].

Рис. 1. Следуйте этим требованиям, чтобы правильно закрепить оборудование на месте обслуживания.

Обеспечьте сервисное соединение одним из следующих способов [разд. 250.92 (B)]:

(1) Прикрепите металлические части к рабочему нейтральному проводу. Для соединения корпуса рабочего выключателя с нулевым проводом обслуживания требуется основная перемычка [разд.250.24 (B) и п. 250,28]. В корпусе сервисного разъединителя рабочий нейтральный проводник обеспечивает эффективный путь тока замыкания на землю к источнику питания [гл. 250,24 (C)]; следовательно, вам не нужно устанавливать перемычку на стороне питания в ПВХ-кабелепровод, содержащий входные провода для обслуживания [разд. 250.142 (A) (1) и п. 352.60, исключение № 2].

(2) Присоедините металлические дорожки качения к резьбовым муфтам или ступицам с указанной резьбой.

(3) Соедините металлические дорожки качения с фитингами без резьбы.

(4) Используйте перечисленные устройства, такие как контргайки соединительного типа, втулки, клинья или втулки с соединительными перемычками к рабочему нейтральному проводнику. Перечисленный соединительный клин или проходной изолятор с соединительной перемычкой к рабочему нейтральному проводнику требуется, когда металлическая дорожка качения, содержащая служебные провода, заканчивается кольцевым выбиванием.

Перемычка на стороне питания того типа провода, который используется для этой цели, должна иметь размер в соответствии с таблицей 250.102 (C) (1), основанный на размере / площади проводников рабочей фазы внутри кабельного канала [разд.250.102 (C)]. Контргайка соединительного типа, соединительный клин или соединительная втулка с соединительной перемычкой могут использоваться для металлической дорожки качения, которая заканчивается к корпусу без кольцевой выбивки.

Крепежная контргайка отличается от стандартной контргайки тем, что она содержит крепежный винт с острым концом, который входит в металлический корпус, обеспечивая надежное соединение. Присоединение одного конца служебного кабельного канала к служебной нейтрали обеспечивает необходимый путь тока короткого замыкания с низким сопротивлением к источнику.

Соединительные системы связи

Для систем связи должно быть предусмотрено оконечное устройство соединения [Art. 805], радио и телеаппаратура [ст. 810], CATV [ст. 820] и подобные системы [разд. 250.94]. Вы соединяете эти разные системы вместе, чтобы минимизировать разницу напряжений между ними.

Оконечное устройство для межсистемного соединения должно отвечать всем следующим требованиям [разд. 250.94 (A)]:

(1) Будьте доступными.

(2) Иметь емкость не менее трех проводов межсистемного заземления.

(3) Устанавливается так, чтобы не мешать открытию какого-либо корпуса.

(4) Быть надежно закрепленным и электрически подключенным к сервисному разъединителю, корпусу счетчика или проводнику заземляющего электрода (GEC).

(5) Надежно смонтировать и электрически подсоединить к разъединителю здания или GEC.

(6) Указывается как заземляющее и соединительное оборудование.

Исключение: оконечное устройство межсистемного соединения не требуется, если системы связи вряд ли будут использоваться.

«Межсистемный контактный зажим» — это устройство, которое обеспечивает средства для подключения соединительных проводов систем связи (витой провод, антенны и коаксиальный кабель) к системе заземляющих электродов здания [ст. 100] ( Фиг. 2 ).

Рис. 2. Оконечное устройство для межсистемного соединения должно соответствовать всем требованиям гл. 250,94 (А).

Склеивание металлических частей

Металлические части, предназначенные для использования в качестве заземляющих проводов оборудования (EGC), должны быть соединены вместе, чтобы гарантировать, что они могут безопасно проводить ток короткого замыкания, который может быть на них наложен [разд.110.10, п. 250.4 (A) (5), п. 250.96 (A) и Таблица 250.122 Примечание].

Непроводящие покрытия (например, краска) необходимо удалить, чтобы обеспечить эффективный путь тока замыкания на землю, или концевые фитинги должны быть спроектированы так, чтобы их удаление не требовалось [разд. 250,12].

Соединение цепей 277 В и 480 В

Металлические кабельные каналы или кабели, содержащие цепи 277 В или 480 В, оканчивающиеся кольцевыми заглушками, должны быть прикреплены к металлическому корпусу с помощью перемычки размером в сек. 250.122 [Разд. 250.102 (D)].

Там, где не встречаются выбивки увеличенного размера, концентрические или эксцентричные, или если коробка или корпус с концентрическими или эксцентрическими отверстиями указаны в списке для обеспечения надежного склеивающего соединения, перемычка не требуется. Но вы должны использовать один из методов, перечисленных в Исключении из Разд. 250,97. Например, используйте две контргайки на жестком металлическом трубопроводе или промежуточном металлическом трубопроводе — один внутри и один снаружи ящиков и шкафов.

Перемычки для подключения оборудования должны закрываться любым из восьми способов, перечисленных в разд.250,8 [п. 250.102 (B)]. К ним относятся перечисленные соединители давления, клеммные колодки и экзотермическая сварка.

Размер перемычки на стороне питания

Размер перемычки на стороне питания должен соответствовать Таблице 250.102 (C) (1), в зависимости от размера / площади фазного проводника внутри кабелепровода или кабеля [разд. 250.102 (C) (1)].

Если фазные провода питания соединены параллельно в двух или более кабельных каналах или кабелях, установите размер перемычки заземления на стороне питания для каждого из них по Таблице 250.102 (C) (1), исходя из размера / площади фазных проводов в каждой кабельной канавке или кабель [Сек.250.102 (C) (2)].

Размер одной перемычки на стороне питания, устанавливаемой для соединения двух или более дорожек качения или кабелей, должен соответствовать Таблице 250.102 (C) (1), Примечание 3, исходя из эквивалентной площади фазных проводов на стороне питания [разд. 250.102 (C) (2)].

Давайте рассмотрим пример, который поможет прояснить эти требования.

Вопрос : Какой размер перемычки на стороне питания требуется для трех металлических кабельных каналов, каждая из которых содержит служебные проводники 400 тыс. См?

Ответ : согласно п.250.102 (C) (2) и Таблица 250.102 (C) (1), вам понадобится соединительная перемычка 1/0 AWG на стороне питания для каждой дорожки качения. Для нескольких кабельных каналов допускается использование одной перемычки на стороне питания в зависимости от эквивалентной площади фазных проводов на стороне питания.

Размер соединительной перемычки на стороне нагрузки

Размер соединительной перемычки на стороне нагрузки устройств максимального тока фидера и ответвленной цепи в сек. 250.122 [Разд. 250.102 (D)].

Давайте рассмотрим еще один пример, который поможет прояснить эти требования.

Вопрос : Перемычка заземления оборудования какого размера требуется для каждого металлического кабельного канала, где проводники цепи защищены устройством защиты от перегрузки по току (OCPD) на 1200 А?

Ответ : Если вы используете одну соединительную перемычку для соединения двух или более металлических дорожек качения, измеряйте ее размер в секунду. 250.122, исходя из рейтинга самой большой цепи OCPD. В этом случае быстрая проверка таблицы 250.122 показывает нам, что требуется соединительная перемычка оборудования 3/0 AWG ( рис.3 ).

Рис. 3. Подбирайте перемычку для подключения оборудования в соответствии с номиналом самого мощного устройства максимального тока цепи.

Соединение систем трубопроводов и обнаженного конструкционного металла

Электрически непрерывные металлические водопроводные трубы должны быть соединены с одним из следующих [разд. 250.104 (A) (1)]:

(1) Корпус сервисного выключателя

(2) Рабочий нулевой провод

(3) GEC, если достаточное сечение

(4) Один из заземляющих электродов заземления электродная система, если GEC или соединительная перемычка к электроду имеют достаточный размер

Соединительная перемычка системы металлических трубопроводов должна быть медной, если в пределах 18 дюймов.поверхности земли [гл. 250.64 (A)] и надлежащим образом защищены в случае физического повреждения [разд. 250,64 (В)].

Дорожка качения из черного металла, содержащая GEC, должна быть электрически непрерывной путем соединения каждого конца дорожки качения с GEC [разд. 250.64 (E)]. Точки крепления должны быть доступны.

Размер соединительных перемычек для металлических систем водопровода указан в Таблице 250.102 (C) (1), в зависимости от размера / площади проводов рабочей фазы. Они не должны быть больше меди 3/0, алюминия или алюминия, плакированного медью, или алюминия с медью толщиной 250 тыс. См, за исключением случаев, предусмотренных в разд.250.104 (А) (2) и (А) (3).

Склеивание не требуется для изолированных участков металлического водяного трубопровода, подключенного к неметаллической системе водяного трубопровода. Фактически, эти изолированные участки металлических трубопроводов не следует соединять, поскольку они могут стать причиной поражения электрическим током при определенных условиях.

Когда электрически непрерывная металлическая водопроводная система в отдельном помещении металлически изолирована от других людей в здании, металлическая водопроводная система для этого человека может быть подключена к клемме заземления оборудования распределительного устройства, распределительного щита или щита.Выберите размер перемычки в зависимости от номинального значения OCPD цепи в секунду. 250.102 (D) [Разд. 250.104 (А) (2)].

Металлическая водопроводная система здания, снабжаемая фидером, должна быть подключена к одному из следующих компонентов:

(1) Клемма заземления оборудования в корпусе отключения здания.

(2) Заземляющий провод фидерного оборудования.

(3) Один из заземляющих электродов системы заземляющих электродов, если заземляющий электрод или соединительная перемычка к электроду имеют достаточный размер.

Размер перемычки соединения в сек. 250.102 (D), но он не обязательно должен быть больше, чем самый большой провод фазы фидера или ответвительной цепи, питающей здание.

Другие системы металлических трубопроводов в здании или прикрепленные к нему должны быть соединены [разд. 250.104 (B)]. Трубопровод считается соединенным, если он подсоединен к прибору, который подключен к заземляющему проводу оборудования цепи.

Информационное примечание 1. Склеивание всех металлических трубопроводов и металлических воздуховодов обеспечит дополнительную безопасность.

Информационное примечание 2: Дополнительную информацию можно найти в NFPA 54, , Национальном коде топливного газа и NFPA 780, стандарте для установки систем молниезащиты .

Открытый конструкционный металл, который соединен между собой в металлический каркас здания, должен быть прикреплен к одному из следующих элементов [разд. 250.104 (C)]:

(1) Корпус отключения для обслуживания.

(2) Нейтраль в сервисном разъединителе.

(3) Корпус разъединителя здания для питаемых от фидера.

(4) GEC достаточного размера.

(5) Один из заземляющих электродов системы заземляющих электродов, если GEC или соединительная перемычка к электроду имеют достаточный размер.

Комментарий автора : Это требование не распространяется на металлические элементы каркаса (например, металлические стойки) или металлическую обшивку здания.

Металлические водопроводные системы и конструкционные металлические конструкции, соединенные между собой, чтобы сформировать каркас здания, должны быть присоединены к вторичной обмотке трансформатора за сек.250.104 (D) (1) — (D) (3). Например, открытый конструкционный металл, используемый таким образом в области, обслуживаемой трансформатором, должен быть соединен с нейтральным проводником вторичной обмотки, где GEC подключается к трансформатору [разд. 250.104 (D) (2)].

Исключение № 1: соединение с трансформатором не требуется, если металлический каркас конструкции служит заземляющим электродом [разд. 250,52 (A) (2)] для трансформатора.

Не виноват

Учитывая все детали, при соединении для тока короткого замыкания вероятно упущение или недосмотр.Это могло привести к трагическим последствиям.

Попробуйте этот метод проверки. На монтажном чертеже отметьте все точки, в которых перемычка должна обеспечивать обратный путь повреждения к источнику. Затем пройдите по установке с этим рисунком и отметьте то, что отсутствует.

Эти материалы предоставлены нам компанией Mike Holt Enterprises из Лисберга, штат Флорида. Чтобы просмотреть учебные материалы по Кодексу, предлагаемые этой компанией, посетите сайт www.mikeholt.com/code.

Что нужно знать электрикам — Jade Learning

Понимание цепей классов 1, 2 и 3: что нужно знать электрикам

Автор: Джерри Дарем | 7 сентября 2018 г.

Статья 725 NEC посвящена специализированным схемам, отличным от стандартных схем питания и освещения.Ограниченная мощность и напряжение этих цепей — это то, что делает их отдельным и специализированным методом подключения.

Эта статья поможет различить различия между этими схемами.

Источник питания, подключенный к цепи класса 1, 2 или 3, по большей части определяет класс этой цепи. Источник питания может быть в виде батарей, а также напряжения переменного тока, подаваемого через независимые трансформаторы или электронные источники питания, которые включают трансформаторы в свою конструкцию.

Типичным примером схемы класса 2 в вашем доме является проводка дверного звонка и соответствующий трансформатор. Кнопка дверного звонка на передней и задней части вашего дома — это переключатель, размыкающий и замыкающий соединение между двумя низковольтными проводниками при нажатии кнопки. Низкое напряжение в этой кнопке и конфигурации проводки генерируется 120-вольтовым трансформатором класса 2, расположенным где-то в вашем доме. 120 Вольт поступает на первичную обмотку этого небольшого трансформатора, а затем, в зависимости от количества медных катушек на вторичной стороне, напряжение на выходе из трансформатора составляет примерно 16–24 Вольт.Этот трансформатор будет обозначен как «Класс 2», а также будут указаны входные и выходные напряжения. Выходное напряжение трансформатора выбирается в зависимости от требований к напряжению для вашей конкретной системы дверного звонка.

Статья 725, часть III NEC устанавливает ограничения по напряжению и мощности для этой схемы класса 2.

NEC установила две категории для цепей класса 1:

(1) Ограничение мощности : Ограничение выходной стороны схемы до 30 В и 1000 Вольт-ампер (ВА).

(2) Дистанционное управление и сигнальные цепи : Ограничено до 600 вольт.

Цепи с ограничением мощности

класса 1 оснащены защитой от перегрузки по току, которая ограничивает величину тока в цепи в случае перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю.

Можно подумать, что электрическая цепь класса 1, 2 или 3 требует меньшего ухода, чем обычная проводка, и, возможно, имеет несколько требований Кодекса относительно ее установки, но требования NEC для этих классифицированных цепей с ограниченной мощностью могут быть очень похожи на требования. для установки стандартных цепей питания и освещения, например NEC 300.4 (D), который требует, чтобы эти цепи, как и для кабеля NM, были установлены таким образом, чтобы внешний край проводника находился не ближе 1 дюйма от ближайшего края элемента каркаса. Это требование помогает защитить эти проводники, так же как и другие популярные методы электромонтажа, от проникновения крепежа при установке отделочных материалов, таких как гипсокартон.

Допуски на источники питания классов 2 и 3, а также ограничения указаны в таблицах 11 (A) и (B) главы 9 NEC.Таблица (A) была разработана для переменного тока, а таблица (B) — для постоянного тока.

Классы 1, 2 и 3 схемы дистанционного управления должны быть классифицированы как класс 1 только в том случае, если прерывание или отказ оборудования на этих проводниках может создать прямую опасность пожара или опасность для жизни.

Знание источника питания поможет вам определить классификацию цепи, 1, 2 или 3, а также требования Кодекса в отношении использования и установки.

Как классифицируются схемы NEC?

Компания Dynamic Measurement & Control Solutions, LLC с 20-летним опытом.предлагает полный спектр услуг для инженеров, пытающихся создать эффективные энергетические системы в различных отраслях транспорта и автоматизированного производства. Мы стремимся помочь инженерам во всем мире решать уникальные и сложные задачи, где высокая точность и надежность являются обязательными. Мы работаем с производителями запчастей во многих странах по всему миру и можем помочь вам подобрать именно то, что вам нужно.

В этом блоге мы собираемся взглянуть на то, как согласно Национальному электротехническому кодексу (NEC) классифицируются цепи дистанционного управления, сигнализации и цепи с ограничением мощности и как их следует применять.Для начала вы должны знать, как NEC определяет эти «схемы». Цепи являются частью проводки между всем подключенным оборудованием и стороной нагрузки устройства защиты от перегрузки по току (OCPD). Цепи классифицируются по электрическому использованию. Так, например, цепи класса 1 обычно работают от 120 В, но могут работать и до 600 В, разрешенных NEC. Давайте посмотрим на каждый тип схемы и на то, как они работают.

Цепи класса 1

Согласно спецификации NEC, существует два типа цепей класса 1: цепи дистанционного управления и сигнализации и цепи с ограничением мощности.Цепи дистанционного управления и сигнализации — 600 В, цепи с ограничением мощности — 30 В и 100 ВА; однако выходная мощность источника ограничена. Цепи с ограничением мощности также имеют ограничитель, который ограничивает величину тока питания в цепи в случае замыкания на землю, короткого замыкания или перегрузки.

Цепи дистанционного управления и сигнализации

класса 1, с другой стороны, должны соответствовать многим тем же требованиям к проводке, что и цепи питания и освещения. Эти схемы обычно могут использоваться в контроллерах двигателей, которые управляют механическими процессами, такими как оборудование с дистанционным управлением, конвейеры или лифты.Независимо от того, является ли цепь переменного или постоянного тока, в ней можно использовать тот же корпус, кабель или дорожку качения в качестве проводника с другой цепью. А «сигнальная цепь» обычно относится к цепи, которая включает свет на панели управления.

Цепи класса 2

Цепи

класса 2 обычно представляют собой низковольтные (до 100 ВА) и низковольтные (до 30 В) нагрузки, включая такие вещи, как низкоэнергетические системы голосовой связи, звука, внутренней связи или системы оповещения, низковольтное освещение, ПЛК, системы безопасности. , или термостаты.Ограничивая цепи с 30 В до 100 ВА, цепи класса 2 могут предотвращать электрические возгорания и поражение электрическим током, поскольку ток ограничен до менее 5 мА.

Хотите узнать больше? Источники питания и электронные прерыватели для создания безопасной технической информации об источнике питания NEC Class 2 Limited.

Цепи класса 3

Цепи

класса 3 часто используются для систем вызова медсестер, систем громкой связи, систем голосовой связи и систем безопасности. Если потребляемая мощность для цепей более 30 В превышает 0.5 ВА, но менее 100 ВА, вам понадобится цепь класса 3. Хотя цепи класса 3 одобрены для более высоких уровней напряжения, проводка должна быть 300 В или более, чтобы предотвратить опасность поражения электрическим током. Кабель класса 3 или его заменители или кабель PLTC подойдут.

Поскольку NEC обновляется и публикуется каждые три года, важно быть в курсе любой новой информации, которая появляется. Когда дело доходит до того, чтобы узнать, когда и где определенные цепи не пройдут проверку UL, вам нужно знать, где найти точную информацию.NEC может быть очень сложным и трудным для навигации, наличие в вашей команде опытных специалистов по электрическому контролю, которые направят вас в правильном направлении, является большим подспорьем. Здесь, в компании Dynamic Measurement & Control solutions, мы имеем 20-летний опыт работы с OEM-производителями, системами автоматизации и работы с инженерами-электриками, механиками и конструкторами по всей стране. Если у вас есть вопросы или вы готовы начать работу, позвоните нам сегодня.

Основы дистанционного управления, сигнализации и цепей с ограничением мощности классов 1, 2 и 3

Электрики знают о проводке классов 1, 2 и 3, потому что эти термины прописаны в Национальном электротехническом кодексе.Однако инженеры-электронщики обычно не знают этих терминов. Итак, вот краткий учебник по классам электромонтажа для любопытных.

NEC в статье 725 проводит четкое различие между проводкой для «обычных» силовых и световых цепей и специализированными цепями, в которых мощность и / или напряжение ограничены. Эти цепи обозначены как классы 1, 2 и 3, не путать с опасными зонами классов I, II и III — это совершенно другое дело.

Трансформатор отмечен как источник питания класса 2.

Поскольку эти схемы характеризуются ограниченным использованием и более строгими ограничениями по электрической мощности, требования к минимальным размерам проводов, процедурам корректировки и регулировки допустимой нагрузки, защите от перегрузки по току, требованиям к изоляции, а также способам и материалам проводки несколько смягчаются. Многие из этих стратегий являются необязательными альтернативами, которые можно выбрать в интересах снижения затрат при сохранении защиты от поражения электрическим током и опасностей пожара.

Цепи классов 1, 2 и 3 определяются в первую очередь с точки зрения источника питания, к которому они подключены.Источниками питания обычно являются батареи, трансформаторы или электронные блоки питания. При работе с существующей установкой достаточно просто определить источник питания и проверить его маркировку. Например, цепь класса 2, связанная с электрооборудованием, которое является частью бытовой масляной печи, обычно получает питание от трансформатора на 24 В, первичная обмотка которого подключается к ответвленной цепи на 120 В. Относительно высокий импеданс этого небольшого устройства гарантирует, что его выходное напряжение и мощность будут соответствовать классу 2.Такое устройство будет помечено как подходящее как источник питания класса 2.

Для определения класса конкретной установки информация взята из части III статьи 725 NEC. Он дает точные ограничения по напряжению и мощности. Кроме того, существуют другие факторы, определяющие классификацию. Класс 1 является наиболее проблемным и поэтому требует усиленной защиты. В Кодексе указано, что цепи дистанционного управления для оборудования управления безопасностью должны быть классифицированы как Класс 1, если отказ оборудования в работе вызывает прямой пожар или опасность для жизни.

Комнатные термостаты, устройства регулирования температуры воды и аналогичные элементы управления, используемые в сочетании с электрически управляемым домашним отоплением и кондиционированием воздуха, не считаются оборудованием для управления безопасностью и, следовательно, не относятся к Классу 1. Точно так же проводка системы пожарной сигнализации не попадает в эту категорию, потому что она не представляет прямого пожара или опасности для жизни. Вместо этого его функция состоит в том, чтобы сообщать о наличии любого опасного события.

Электропроводка

класса 1 должна превышать стандарты для силовой и осветительной проводки.Он должен располагаться в металлической или неметаллической дорожке качения или иметь металлическую оболочку по сравнению с кабелем в оболочке, например, типа NM.

Электропроводка

класса 3 функционально аналогична проводке класса 2, но с более высокими ограничениями по напряжению и мощности.

Основные различия в установке проводки класса 2 заключаются в том, что разрешены провода сечением 18 и 16 AWG, а соединения, например, с помощью гаек, разрешены за пределами обычных корпусов. Это обоснование использования открытых настенных коробок для низковольтной проводки.Они значительно экономят средства и время установки, и они не должны содержать искр, возникающих в результате неисправности, поскольку для создания такого искрения недостаточно электроэнергии.

Цепи 2 и 3 класса

Цепи

Класса 2 и 3 определяются как часть системы электропроводки между источником питания и подключенным оборудованием. Из-за ограничений мощности цепей класса 2 многие считают их безопасными с точки зрения возгорания и обеспечивающими приемлемый уровень защиты от поражения электрическим током.Цепи класса 3 ограничивают выходную мощность до уровня, который обычно не вызывает возгорания. Но они могут работать и работают при более высоких уровнях напряжения и, следовательно, могут представлять опасность поражения электрическим током.

Цепи класса 2 и 3

Цепи класса 2 питают регуляторы температуры, дверные звонки, открыватели дверей, регуляторы освещения, регуляторы полива, аксессуары связи и т. Д. Во многих типах помещений. Цепи класса 3 встречаются не так часто, но иногда используются для питания оборудования, которое требует больше энергии, чем обеспечивает источник питания класса 2.Например, схема класса 3 обычно используется в домашних кинотеатрах и звуковых системах. Такие схемы также используются в коммерческих звуковых системах и системах оповещения, а также в центральных системах пожаротушения и безопасности. Источники питания для цепей классов 2 и 3 должны быть перечислены и маркированы, чтобы указать их класс питания и электрические характеристики.

Национальный электрический кодекс (NEC) определяет эти схемы на основе их источников питания, которые ограничивают общую энергию до определенного максимального значения, которое не будет превышено даже в случае короткого замыкания на стороне нагрузки источника питания.В информационных целях, а не для критериев проектирования или для установленных на месте источников питания, фактические допустимые значения напряжения и тока, которые могут выдавать цепи классов 2 и 3, можно найти в Таблице 11 (A) для систем переменного тока и Таблице ( Б) для систем постоянного тока в главе 9 NEC.

Реклассификация

В некоторых установках может потребоваться реклассифицировать цепь класса 2 или класса 3 и установить ее как цепь класса 1. Разделы 725.8 и 725.52 (A), Пример 2, описывают условия и требования, разрешающие реклассификацию. Установщики должны использовать обычный метод электромонтажа, который обеспечивает защиту проводников цепи при реклассификации. Например, когда отказ какого-либо компонента схемы может создать значительную опасность, такую ​​как взрыв или пожар, должна использоваться цепь класса 1, а не цепь класса 2 или 3. В итоге, отказ компонента, который может создать прямую опасность, должен быть установлен в кабелепроводе или обеспечен физической защитой.Подумайте об этом: если цепь управления, используемая для контроля температуры в помещении, не работает ни в разомкнутом, ни в замкнутом состоянии, это может вызвать дискомфорт, но определенно не создаст опасной ситуации. Однако компетентный орган, безусловно, сочтет отказ цепи к системе вызова медсестры в больнице опасным состоянием.

Цепи класса 2 и 3

Три варианта выбора способа подключения:

1.Схемы могут нуждаться или не нуждаться в реклассификации. Но когда они есть, они должны быть подключены с использованием методов подключения Класса 1, как указано в 725.52 (A), Пример 2 и 725.42.

2. Специально указано для схемы типа

3. Заменить кабели для схемы типа

Минимальный размер цепи составляет 18 AWG, когда цепь класса 2 или 3 реклассифицируется и используется в качестве цепи класса 1. Но помните, что большинство цепей класса 2 или 3 обычно подключаются с использованием перечисленных типов кабелей, указанных NEC.UL 13, Стандарт безопасности для кабелей цепей с ограничением мощности, в котором указано 30 AWG как наименьшее для цепей класса 2 и 24 AWG для цепей класса 3, определяет размер кабеля.

Как правило, доступны кабели классов 2 и 3 с проводниками сечением от 24 до 12 AWG соответственно. Также доступны кабели класса 2 и 3 большего размера для питания специализированных приложений, таких как аудиооборудование. Часто производитель указывает провод определенного размера в зависимости от длины, необходимой для цепи.Другими словами, между источником и нагрузкой можно использовать проводники меньшего размера для более коротких длин, а проводники большего размера — для более длинных.

Раздел 725.51 NEC, по-видимому, устанавливает необходимые требования к проводке на стороне питания источников питания класса 2 и 3. Устройство защиты от перегрузки по току должно быть не более 20 ампер и устанавливаться перед источником питания. При определенных условиях пример 725.51 позволяет входным проводам трансформатора быть 18 или 14 AWG.

В комментариях к коду в следующем месяце поищите дополнительную информацию о цепях классов 2 и 3. EC

STALLCUP является генеральным директором Grayboy Inc., которая разрабатывает и пишет публикации для электротехнической промышленности и специализируется на обучении в аудитории NEC и OSHA, а также другим стандартам. Свяжитесь с ним по телефону 817.581.2206.

Что такое электрическая цепь? Типы цепей, сетей и частей цепей

Электрические цепи, сети, сложные цепи и другие типы цепей

Что такое электрическая сеть?

Комбинация различных электрических элементов или компонентов, которые связаны каким-либо образом, называется электрической сетью

Сложные сети

Цепь, которая содержит множество электрических элементов, таких как резисторы, конденсаторы, индукторы, источники тока и источник напряжения ( и переменного, и постоянного тока) называется сложной сетью.Такие сети не могут быть легко решены с помощью простого закона Ома или законов Кирхгофа. Т.е. мы решаем эти схемы с помощью определенной техники, то есть теоремы Нортона, теоремы Тевенина, теоремы суперпозиции и т. д.

Что такое цепь или электрическая цепь?

Цепь или электрическая цепь — это замкнутый контур, обеспечивающий обратный путь для тока. Или близкий проводящий путь, по которому может течь ток, называется цепью.

Что такое электрическая цепь?

Типы электрических цепей

Существует множество типов электрических цепей , таких как:

• Последовательная цепь
• Последовательная цепь
• Последовательно-параллельная цепь
• Схема звезда-треугольник
• Индуктивная цепь
• Емкостная цепь
• Резистивная, индуктивная (цепь RL)
• Резистивная, емкостная (цепь RC)
• Емкостная, индуктивная (цепи LC)
• Резистивная, индуктивная, емкостная (цепь RLC)
Линия70 Линия
• Цепь
• Односторонние цепи
• Двусторонние цепи
• Активная цепь
• Пассивная цепь
• Обрыв цепи
• Короткое замыкание

Здесь мы кратко обсудим одну за другой ниже.

Последовательная цепь

В этих цепях все электрические элементы (источники напряжения или тока, катушки индуктивности, конденсаторы, резисторы и т. Д.) Соединены последовательно, т.е. существует только один путь для перемещения электричества, и в этой цепи нет других ветвей. .

Параллельная цепь

В этих схемах все электрические элементы (источники напряжения или тока, катушки индуктивности, конденсаторы, резисторы и т. Д.) Соединены параллельно, т.е. существует много путей для перемещения электричества, и минимальное количество ветвей в этой цепи — два. .

Последовательно-параллельная цепь

Если элементы схемы соединены последовательно в одних частях и параллельно в других, это будет последовательно-параллельная цепь. Другими словами, это комбинация последовательной и параллельной цепей. Схема звезда-треугольник

Схема звезда-треугольник

это не последовательная или параллельная, ни последовательно-параллельная схема. В этой схеме электрические элементы соединены таким образом, что это не определено в терминах последовательной, параллельной или последовательной параллельной конфигурации.Подобные схемы могут быть решены с помощью преобразования «звезда-треугольник» или «звезда-треугольник».

Ниже приведены другие производные схемы последовательной, параллельной и последовательно-параллельной схем.

• Чистая резистивная схема
• Чистая индуктивная схема
• Чистая емкостная схема
• Резистивная, индуктивная схема, т.е. цепь RL
  
емкостная
• резистивная цепь т.е. RC-цепь
  ,
,
• , емкостная, индуктивная, т.е. LC-цепь,
  ,
,
• , резистивная, индуктивная, емкостная, RLC-цепь,
  ,
,

,

. Все эти схемы показаны на рис. ниже.

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Различные типы электрических цепей

В вышеупомянутых цепях все вышеупомянутые компоненты или элементы могут быть соединены последовательно, параллельно или в последовательно-параллельной конфигурации.

Давайте обсудим еще несколько электрических цепей, которые вы должны знать, прежде чем приступить к анализу электрической цепи или сети.

Линейные и нелинейные схемы

Li рядом с контуром

Линейный контур — это электрическая цепь, в которой параметры цепи (сопротивление, индуктивность, емкость, форма волны, частота и т. Д.) Постоянны.Другими словами, схема, параметры которой не меняются по току и напряжению, называется линейной схемой.

Нелинейная схема

Нелинейная схема — это электрическая цепь, параметры которой изменяются в зависимости от тока и напряжения. Другими словами, электрическая цепь, в которой параметры цепи (сопротивление, индуктивность, емкость, форма волны, частота и т. Д.) Непостоянны, называется нелинейной схемой.

Односторонние и двусторонние цепи

Односторонние цепи

В односторонних цепях свойства цепи изменяются при изменении направления напряжения или тока питания.Другими словами, односторонняя схема позволяет току течь только в одном направлении. Диодный выпрямитель — лучший пример односторонней схемы, потому что он не выполняет выпрямление в обоих направлениях питания.

Двусторонние схемы

В двухсторонних схемах свойства схемы не меняются при изменении направления напряжения или тока питания. Другими словами, двусторонняя схема позволяет току течь в обоих направлениях. Линия передачи — лучший пример двусторонней цепи, потому что, если вы подаете питание с любого направления, свойства цепи остаются постоянными.

Параметры схемы, константы и связанные термины

Различные компоненты или элементы, которые используются в электрических схемах, называются параметрами или константами схемы, то есть сопротивлением, емкостью, индуктивностью, частотой и т. Д. Эти параметры могут быть сосредоточенными или распределенными.

Активная цепь

Цепь, которая содержит один или несколько источников ЭДС (электродвижущей силы), называется активной цепью

Пассивная цепь

Цепь, в которой нет ни одного источника ЭДС, называется пассивной Цепь

Обрыв цепи

Цепь, в которой нет обратного пути для прохождения тока (т.е.е. который не завершен) называется разомкнутой цепью. Другими словами, цепь, в которой напряжение стремится к нулю, а ток стремится к бесконечности , называется разомкнутой цепью.

Пример разомкнутой цепи: Цепь с разомкнутым выключателем, в которой лампочка подключена к аккумулятору. Значит, лампочка не светится из-за обрыва цепи.

Короткое замыкание

Цепь, которая имеет обратный путь для протекания в ней тока (т.е. замкнутая цепь), известна как короткое замыкание.Другими словами, цепь, в которой напряжение стремится к бесконечности, а ток стремится к нулю , называется коротким замыканием.

Пример короткого замыкания: Цепь с замкнутым выключателем, в которой лампочка подключена к аккумулятору. Значит, лампочка светится из-за замкнутой цепи.

Части электрических цепей и сетей и Другие связанные термины

Узел

Точка или соединение, в котором встречаются два или более элемента схемы (резистор, конденсатор, индуктор и т. Д.), Называется Узлом

Ветвь

Часть или участок цепи, который находится между двумя соединениями, называется ответвлением.В ответвлении могут быть подключены один или несколько элементов, и у них есть два вывода.

L oop

Замкнутый путь в цепи, где может быть более двух сеток, называется петлей, то есть в петле может быть много сеток, но сетка не содержит одной петли.

Сетка

Замкнутый цикл, в котором нет другого цикла, или путь, который не содержится на других путях, называется сеткой.

Узлы, ветви, петли и сети в цепи

Полезно знать:

Мы используем различные теоремы для решения сложных сетей.Как правило, сложную сеть можно решить двумя следующими способами.

• Прямой метод
• Метод эквивалентной схемы

Какие бывают типы электрических цепей? (Схема и PDF)

В этой статье вы узнаете, что такое электрическая схема и что это различных типов схем со схемами.

Также загрузите эту статью в формате PDF в конце.

Электрические цепи и типы

Электрическая цепь — это путь, по которому протекает электрический ток.На рисунке представлена ​​простая электрическая схема.

В зависимости от типа протекающего тока электрическая цепь подразделяется на цепь постоянного и переменного тока.

Читайте также:

Типы электрических цепей со схемой

Ниже приведены типы электрических цепей со схемой:

1. Цепь постоянного тока
2. Цепь переменного тока
3. Замкнутая цепь
4. Обрыв

69 Короткое замыкание

69 Короткое замыкание

5. Последовательная цепь
6. Параллельная цепь
7. Последовательно-параллельная цепь

1.Цепь постоянного тока

Цепь, в которой протекает постоянный ток (DC), известна как цепь постоянного тока.

На рисунке показана цепь постоянного тока. Постоянный ток (D.C.) — это однонаправленный ток, величина которого остается постоянной. D.C. может быть представлен, как показано ниже.

2. Цепь переменного тока

Цепь, в которой протекает переменный ток, известна как цепь переменного тока. Простая схема переменного тока показана на рисунке.

Переменный ток — это двунаправленный ток, величина и направление которого периодически меняются через равные промежутки времени.A.C. может быть представлен, как показано ниже.

3. Замкнутый контур

В зависимости от состояния контура цепи переменного или постоянного тока подразделяются на три контура:

• Замкнутый контур
• Открытый контур
• Короткое замыкание

Замкнутый контур путь тока замкнут, т. е. ток начинается с положительной клеммы источника питания, проходит через линию, нагрузку, нейтраль и заканчивается на отрицательной клемме источника питания. Замкнутый контур показан на рисунке.

4. Разомкнутая цепь

В разомкнутой цепи ток не поступит обратно на отрицательную клемму источника питания, т. Е. Путь тока неполный из-за разрыва цепи. Обрыв цепи показан на рисунке.

5. Короткое замыкание

Цепь, в которой линейный и нейтральный провода закорочены (касаются друг друга), называется коротким замыканием. Здесь ток возвращается непосредственно к отрицательной клемме источника питания, не проходя через нагрузку, как показано на рисунке

6.Последовательная комбинация сопротивлений:

Когда сопротивления соединены встык, как показано на рисунке, они считаются соединенными последовательно.

На приведенном выше рисунке сопротивления R1, R2 и R3 подключены последовательно через напряжение питания «V» вольт. в последовательной цепи ток через каждое сопротивление одинаков, падение напряжения на каждом сопротивлении разное, а сумма падений напряжения равна приложенному напряжению.

Поскольку приложенное напряжение равно сумме падений напряжения на трех сопротивлениях, соотношение между V, V1, V2, V3 определяется следующим образом:

Если R — общее сопротивление комбинации, а I — общий ток через комбинация, тогда полное напряжение V = IR.

Приведенное выше уравнение означает, что полное или эффективное сопротивление последовательной цепи равно сумме всех отдельных сопротивлений, соединенных последовательно.

Характеристики последовательной комбинации сопротивлений

• Во всех частях цепи течет одинаковый ток.
• Отдельные резисторы имеют индивидуальные падения напряжения.
• Падения напряжения вызывают привыкание.
• Приложенное напряжение равно сумме отдельных падений напряжения.
• Сопротивления складываются.
• Полномочия аддитивные.

7. Параллельная комбинация сопротивлений:

В параллельной комбинации сопротивлений все начальные концы сопротивлений подключаются к одной общей точке, а все конечные концы подключаются к другой общей точке, как показано на рисунке.

Рассмотрим рисунок выше, на котором R1, R2, R3 подключены между общими точками A и B через напряжение питания V вольт. В параллельной комбинации разность потенциалов на всех сопротивлениях одинакова (т.е. В вольт), ток в каждом резисторе отличается и определяется законом Ома, а общий ток (I) через комбинацию представляет собой сумму отдельных токов через отдельные сопротивления.

Если R — полное сопротивление комбинации, общий ток I = V / R ∴ выше выражение принимает вид

Вышеприведенное уравнение представляет, что обратная величина общего сопротивления цепи равна сумме обратных величин отдельных сопротивлений. подключены параллельно.

Читайте также:

Характеристики параллельной комбинации сопротивлений

Основные характеристики параллельной цепи:

• Падение напряжения на каждом резисторе такое же, как и приложенное напряжение.
• Отдельные резисторы имеют индивидуальный ток.
• Ток ответвления аддитивный.
• Электропроводность (1 / R) аддитивная.
• Полномочия аддитивные.
• Общий ток аналогичен сумме отдельных токов.

8. Последовательно-параллельная комбинация сопротивлений:

В этой комбинации сопротивления подключаются последовательно, а также параллельно, как показано на рисунке.

Чтобы свести такие комбинации к более простой форме, приняты следующие шаги:

• Найдите эффективное сопротивление параллельной комбинации сопротивлений.
• Замените параллельную комбинацию на эквивалентное сопротивление. Теперь-R1 включен последовательно с эффективным сопротивлением параллельной комбинации.
• Определите общее сопротивление всей цепи.

Если схема содержит последовательную и параллельную комбинацию, как показано на рисунке, то выполняются следующие шаги:

• Найдите эффективное сопротивление последовательной комбинации R2, R3 и R4.
• Замените серию в сочетании с эквивалентным сопротивлением.
• Рассчитайте эффективное сопротивление всей цепи (т. Е. Параллельную комбинацию между R1 и эффективным сопротивлением R2, R3 и R4).

---

Вот и все, спасибо за прочтение. Если у вас есть какие-либо вопросы по поводу « типов цепей », вы можете задать их в разделе комментариев.