Yttre egenskaper EMF-källa Den externa egenskapen återspeglar beroendet av spänningen vid källklämmorna på belastningsvärdet - källströmmen som specificeras av belastningen. Spänningen vid källklämmorna är mindre än EMF med mängden spänningsfall över källans inre resistans (1): Denna ekvation motsvarar EMF-källans yttre karaktäristik (fig. 1). konstruerad vid två punkter: 1) vid I=0 E=U; 2) vid U=0 E=R0I. I en idealisk EMF-källa R0=0, U=E (spänningen beror inte på belastningen). Men när man analyserar och beräknar en krets är det inte alltid lämpligt att representera källan till elektrisk energi som en källa till emk. Om källans inre resistans avsevärt överstiger kretsens externa resistans, vilket till exempel förekommer inom elektronik, då får vi att strömmen i kretsen I=U/(R+R0) och vid R0>>R är praktiskt taget oberoende av belastningsmotståndet. I detta fall representeras energikällan som en strömkälla.
Fig. 1. Dividera ekvation (1) med R0 (2): Ekvation (2) motsvarar den ekvivalenta kretsen som visas i fig. 2. Här Iв=U/R0 och Ik=E/R0, I= Ik - Iв sedan (3) För en idealisk strömkälla Rс = ∞. Strömspänningsegenskaperna för verkliga och ideala strömkällor visas i fig. 3.
Ris. 2
Ris. 3När det inte finns någon tydlig skillnad mellan värdena för R och R0, kan antingen en EMF-källa eller en strömkälla användas som den beräknade ekvivalenten av energikällan. I det senare fallet används uttryck (3) för att bestämma spänningsfallet Källans driftlägen Källan kan fungera i följande lägen: 1. Nominellt läge är det driftläge för vilket källan är designad av tillverkaren. För detta läge källpasset anger märkström Inom och märkspänning Unom eller effekt Pnom.2. Viloläge. I detta läge är den externa kretsen frånkopplad från källan, källströmmen I = 0 och därför är spänningen vid källklämmorna öppen kretsspänningen Uхх = E - se ekvation (1).3. Läge kortslutning. Resistansen hos kretsen utanför källan är noll. Källströmmen begränsas endast av dess inre resistans. Från ekvation (1) vid U=0 får vi I = Iкз = U / R0. För att minska energiförlusterna i källan bör EMF R0 vara så liten som möjligt, och i en ideal källa R0 = 0. Med hänsyn till detta är Is >> In oacceptabelt för källan.4. Konsistent läge är ett läge där maximal kraft. Denna effekt kan bestämmas genom källparametrarna. Så kraften som överförs till lasten är P = I2R. P = Pmax vid R = R0. Då är den maximala effekten som överförs till konsumenten Pmax=E2/4R0. Källeffektiviteten i matchat läge överstiger inte 50 %. som utesluter dess användning inom industriell elektroteknik. Det matchade läget används i lågströmkretsar av elektroniska enheter.
Låt oss montera en elektrisk krets (fig. 22, a), bestående av batteri 1 med spänning 2 I, spak reostat 2, två mätinstrument- voltmeter 3 och amperemeter 4 och anslutningsledningar 5. Ställ in ett motstånd på 2 ohm i kretsen med hjälp av en reostat. Då kommer en voltmeter ansluten till batteripolerna att visa en spänning på 2 V, och en amperemeter ansluten i serie till kretsen kommer att visa en ström på 1 A. Låt oss öka spänningen till 4 V genom att ansluta ett annat batteri (fig. 22, 6). Med samma motstånd i kretsen - 2 Ohm - kommer amperemetern att visa en ström på 2 A.
Ett batteri med en spänning på 6 V ändrar amperemetervärdet till 3 A (Fig. 22, c). Låt oss sammanfatta våra observationer i tabellen. 4.
Av detta kan vi dra slutsatsen att strömmen i kretsen kl konstant motstånd desto högre spänning har denna krets, och strömmen kommer att öka lika många gånger som spänningen ökar.
Nu, i samma krets, kommer vi att placera ett batteri med spänning och, med hjälp av en reostat, ställa in resistansen i kretsen till 1 Ohm (Fig. 23, a). Då visar amperemätaren 6 A. Öka den med en reostat
motstånd upp till 2 ohm (fig. 23, b). Amperemeteravläsningen (vid samma kretsspänning) kommer redan att vara 3 A.
Om resistansen i kretsen är 3 ohm (fig. 23, c) blir amperemetervärdet 2 A.
Vi sammanfattar resultaten av experimentet i tabell. 5.
Av detta följer att vid konstant spänning blir strömmen i kretsen större, ju lägre resistans denna krets har, och strömmen i kretsen ökar lika många gånger som kretsens resistans minskar.
Som experiment visar, strömmen i en sektion av en krets är direkt proportionell mot spänningen i den sektionen och omvänt proportionell mot resistansen i samma sektion. Detta förhållande är känt som Ohms lag.
Om vi betecknar: I - ström i ampere, U - spänning i volt, r - resistans i ohm, så kan Ohms lag representeras av formeln
det vill säga strömmen i en given sektion av kretsen är lika med spänningen i denna sektion dividerad med resistansen i samma sektion.
Exempel 10. Bestäm strömmen som kommer att flyta genom glödtråden i en glödlampa om glödtråden har ett konstant motstånd på 240 ohm och lampan är ansluten till ett nätverk med en spänning på 120 V:
Med hjälp av formeln för Ohms lag kan du också bestämma kretsens spänning och resistans:
dvs kretsens spänning är lika med produkten av strömmen och resistansen hos denna krets, och
det vill säga kretsens motstånd är lika med spänningen dividerat med strömmen. Produkten av strömmen I som flyter genom ett motstånd och värdet på detta motstånd r kallas spänningsfallet över detta motstånd och betecknas med bokstaven U:
Exempel 11. Vilken spänning behövs för att en ström på 20 A ska flyta i en krets med ett motstånd på 6 ohm?
Exempel 12. En ström på 5 A flyter genom den elektriska kaminens spiral Kaminen är ansluten till ett nätverk med en spänning på 220 V. Bestäm resistansen hos den elektriska kaminen:
Om i formeln U = I r strömmen är 1 A och motståndet är 1 ohm, kommer spänningen att vara 1 V:
Av detta drar vi slutsatsen: en spänning på 1 V verkar i en krets med ett motstånd på 1 Ohm vid en ström på 1 A.
I fig. Figur 24 visar en elektrisk krets som består av en elektrisk energikälla, en förbrukare med resistans r och långa anslutningstrådar som har resistans rl (linjeresistans). När kretsen är i drift, d.v.s. när elektrisk ström passerar genom kretsen, kommer avläsningen av voltmetern ansluten i början av linje U 1 att vara större än avläsningen av voltmetern ansluten i slutet av linje U 2.
Denna minskning av spänningen längs kretsen när den rör sig bort från källan orsakas av spänningsförlusten i ledningarna ∆U:
Linjespänningsförlust uppstår eftersom en del av spänningen kommer att gå förlorad i linjeledningarna. I det här fallet kommer spänningsförlusten att bli större, ju större linjeströmmen är och desto större motståndet hos ledningarna.
Spänningsförlusten är lika med strömmen som flyter genom ledningarna på linjen multiplicerat med ledningarnas motstånd:
I 1 - linjeström, a;
ρ - resistivitet ledningar;
l- linjelängd (enkel väg), m;
S - trådtvärsnitt, mm2.
Exempel 13. Från generatorn, vars spänning vid terminalerna är 115 V, överförs elektricitet till elmotorn genom ledningar vars motstånd är 0,1 Ohm. Bestäm spänningen vid motoranslutningarna om den förbrukar en ström på 50 A.
Uppenbarligen kommer spänningen vid motorklämmorna att vara lägre än vid generatorklämmorna, eftersom det blir spänningsbortfall i ledningen. Enligt formeln
Om spänningsförlusten i ledningen är 5 V, kommer elmotorns spänning att vara 115-5 = 110 V.
Exempel 14. Spänningen vid generatorterminalerna är 240 V. Elektricitet överförs genom en linje av två koppartrådar 350 m långa, med ett tvärsnitt på 10 mm 2, till en elektrisk motor som förbrukar en ström på 15 A. Det är nödvändigt att bestämma spänning vid motorklämmorna.
Spänningen vid motorterminalerna kommer att vara mindre än generatorspänningen med mängden spänningsförlust i ledningen.
Eftersom resistansen r för ledningarna är okänd, bestämmer vi det med hjälp av formeln
Genom att ersätta r i formeln får vi
Därför kommer spänningen vid motorterminalerna att vara 240-18,3 = 221,7 V.
Exempel 15. Bestäm tvärsnittet av aluminiumtrådar som måste användas för att överföra elektrisk energi till en motor som arbetar med en spänning på 120 V och en ström på 20 A. Energi kommer att tillföras motorn från en 127 V-generator längs en linje 150 m lång.
Vi finner den tillåtna spänningsförlusten:
Motståndet hos ledningstrådarna ska vara lika med:
Från formeln
bestäm trådtvärsnittet:
Använd referensboken och välj det befintliga tvärsnittet på 25 mm 2.
Om samma linje är gjord med koppartråd, kommer dess tvärsnitt att vara lika med:
Vi väljer en sektion på 16 mm 2.
Exempel 16. För stabil förbränning av en ljusbåge krävs en ström på 10 A vid en spänning på 40 V. Bestäm mängden extra motstånd som måste kopplas i serie med ljusbågsinstallationen för att driva den från ett nätverk med en spänning på. 120 V.
Spänningsfallet i det extra motståndet blir
Genom att känna till spänningsfallet i det extra motståndet och strömmen som flyter genom det, kan du använda Ohms lag för en del av kretsen för att bestämma värdet på detta motstånd:
Genom att revidera elektrisk krets Vi har ännu inte tagit hänsyn till att strömvägen passerar inte bara längs den yttre delen av kretsen, utan också längs den interna delen av kretsen, det vill säga inuti själva cellen, batteriet eller annan energikälla.
Elektrisk ström som passerar genom insidan av kretsen övervinner dess inre motstånd och därför uppstår även ett spänningsfall inuti källan.
Följaktligen går den elektromotoriska kraften (emk) hos den elektriska energikällan till att täcka de interna och externa spänningsförlusterna i kretsen.
Om E är den elektromotoriska kraften i volt, I är strömmen i ampere, r är resistansen för den externa kretsen i ohm, r 0 är resistansen för den inre delen av kretsen i ohm, ∆U 0 är den interna spänningsförlusten och U är spänningen för den externa kretsen, alltså
Detta är formeln för Ohms lag för hela kretsen. Med ord lyder det så här: strömmen i en elektrisk krets är lika med den elektromotoriska kraften dividerad med hela kretsens resistans (summan av de interna och externa motstånden).
Exempel 17. Elementets elektromotoriska kraft E är 1,5 V, dess inre motstånd r 0 = 0,3 ohm. Elementet är stängt till motstånd r=2,7 Ohm. Bestäm strömmen i kretsen:
Exempel 18. Bestäm e. d.s. element E, stängt till ett motstånd på r = 2 ohm, om strömmen i kretsen är I = 0,6 a. Elementets inre resistans r 0 = 0,5 ohm.
En voltmeter ansluten till elementets terminaler visar spänningen på dem lika med nätspänningen eller spänningsförlusten i den externa kretsen:
Därför är en del av t.ex. d.s. Elementet går för att täcka den interna spänningsförlusten, och resten - 1,2 V - skickas till nätverket.
Internt spänningsfall
Samma svar kan erhållas om vi använder formeln för Ohms lag för hela kretsen
När en elektrisk krets öppnas kommer ingen ström att flyta genom den. Strömmen kommer inte heller att passera inuti e-källan. d.s, och därför blir det ingen intern spänningsförlust. Därför kommer voltmetern att visa e när kretsen är öppen. d.s. källa till elektrisk energi.
Exempel 19. Elementets elektromotoriska kraft är 1,8 V. Det är stängt till ett motstånd på r = 2,7 Ohm. Strömmen i kretsen är 0,5 A. Bestäm elementets inre resistans r 0 och det interna spänningsfallet ∆U 0:
Från de lösta exemplen är det tydligt att avläsningen av voltmetern ansluten till strömkällans terminaler. d.s, förblir inte konstant kl olika förutsättningar drift av den elektriska kretsen. När strömmen i kretsen ökar, ökar också den interna spänningsförlusten; därför med konstant e. d.s. till en andel externt nätverk det blir mindre och mindre stress.
I tabell Figur 6 visar hur strömmen i kretsen och spänningen vid plintarna U förändras beroende på förändringen i externt motstånd (r) vid konstant e. d.s. (E) och inre resistans (r 0) hos energikällan
I fig. Figur 25 visar beroendet av spänningen U vid kretsklämmorna på belastningsströmmen I.
Mätningar visar att spänningen vid terminalerna på en strömkälla som är stängd till en extern krets beror på styrkan hos den valda strömmen (från "belastningen") och ändras med förändringar i den senare. Med hjälp av Ohms lag kan vi nu undersöka denna fråga mer exakt.
Från formel (80.1) har vi
var är resistansen för den externa kretsen och är källans inre resistans. Men på den externa kretsen har vi rätt att tillämpa Ohms lag för en del av kretsen:
Här är spänningen i den externa kretsen, det vill säga potentialskillnaden vid källklämmorna. Det kan uttryckas baserat på (81.1), (81.2) med följande formel:
Vi ser att när sluten krets spänningen vid strömkällans terminaler är alltid mindre än e. d.s. . Spänningen beror på strömstyrkan och endast i gränsfallet med en öppen krets, när strömstyrkan är , är spänningen vid terminalerna lika med e. d.s.
Minskningen av spänningen vid källklämmorna i närvaro av ström är lätt att observera experimentellt. För att göra detta måste du kortsluta något galvaniskt element till en reostat och ansluta en voltmeter till elementets terminaler (bild 127). Genom att flytta reostatreglaget kan du se att ju lägre resistans den externa kretsen har, dvs ju högre ström, desto lägre är spänningen vid källklämmorna. Om motståndet i den externa kretsen görs mycket litet jämfört med källans interna motstånd ("ta bort" reostaten), det vill säga en "kortslutning" görs, då görs spänningen vid terminalerna lika med noll.
Ris. 127. Med en minskning av motståndet hos den externa kretsen minskar spänningen vid strömkällans terminaler: a) experimentell krets; b) allmän form experimentell uppställning, 1 – strömkälla, 2 – reostat, 3 – amperemeter, 4 – voltmeter
När det gäller strömmen når den under en kortslutning sitt maximala värde. Styrkan hos denna "kortslutningsström" erhålls från Ohms lag (80.1), om vi lägger in den (dvs. försummar resistans jämfört med):
Av detta kan man se att kortslutningsströmmen inte bara beror på t.ex. d.s., men också från källans inre motstånd. Därför utgör en kortslutning olika faror för olika källor nuvarande.
Kortslutningar av en galvanisk cell är relativt ofarliga, eftersom med en liten t.ex. d.s. element, deras inre motstånd är högt, och därför är kortslutningsströmmar små. Sådana strömmar kan inte orsaka allvarlig skada, och därför finns det inga särskilt höga krav på isolering av ledningar för ändamål som drivs av element (klockor, telefoner, etc.). Ström- eller belysningskretsar matas av kraftfulla generatorer. Med betydande e. d.s. (100 volt eller mer) är det interna motståndet hos dessa källor försumbart, och därför kan kortslutningsströmmen nå enorm styrka. I det här fallet kan en kortslutning leda till smältning av ledningarna, orsaka brand etc. Därför ställs strikta tekniska krav på utformningen och isoleringen av sådana kretsar, som inte i något fall bör överträdas utan risk för att orsaka farliga konsekvenser. Sådana kretsar är alltid utrustade med säkringar (§ 63) och dessutom ofta på olika ställen: en allmän säkring (vid huvudingången), grupp- och stickproppssäkringar.
81.1. Inre motstånd av Daniel-elementet med t.ex. d.s. 1,1 V är lika med 0,5 ohm. Beräkna kortslutningsströmmen för detta element.
81.2. Elementet från föregående problem är kortslutet till ett motstånd på 0,6 ohm. Vad är spänningen vid elementklämmorna?
81.3. E.m.f. DC-generatorn är 220 V, och det interna motståndet är 0,02 Ohm. Vilken ström uppstår vid kortslutning?
81.4. Vid mätning av t.ex. d.s. källor som använder en voltmeter tillåter vi alltid något fel, eftersom en del, om än mycket liten, ström flyter genom voltmetern, och därför är källan strängt taget inte öppen utan stängd för voltmetern. Låt elementets inre resistans vara 1 Ohm, dess e. d.s. är 1,8 V, och voltmeterns resistans är 179 ohm. Vad är felet vid mätning t.ex. d.s. tillåter vi?
81.5. Är det möjligt att exakt mäta e. d.s. använda en elektrometer? Hur man ansluter en elektrometer till ett element för att mäta dess e. d.s.?
81.6. Ändras avläsningen av en elektrometer ansluten till en galvanisk cell om en kondensator ansluts parallellt med den, som visas i fig. 128? Kommer kondensatorkapacitansen att spela någon roll?
Ris. 128. För övning 81.6
81.7. E.m.f. ett visst element mäts med hjälp av en elektrometer med en kondensator (fig. 129, a). Elektrometern, frånkopplad från elementet, visar 500 V efter att skivan tagits bort (fig. 129, b). Det är känt att kondensatorns kapacitans minskar med 250 gånger när skivan tas bort. Vilken spänning har elementet?
Ris. 129. För övning 81.7
Ett element i en elektrisk krets utformad för att generera elektricitet kallas vanligtvis en källa för elektrisk energi. Vid källan omvandlas andra typer av energi till elektrisk energi.
I praktiken används följande huvudkällor: elektromekaniska generatorer (elektriska maskiner för omvandling av mekanisk energi till elektrisk energi), elektrokemiska källor (galvaniska celler, batterier), termoelektriska generatorer (anordningar för direkt omvandling av termisk energi till elektrisk energi), fotoelektriska generatorer (strålningsenergiomvandlare till elektrisk energi).
Principerna för att omvandla termisk, strålande och kemisk energi till elektrisk energi studeras i en fysikkurs.
Gemensam egendom av alla källor är
att det i dem finns en separation av det positiva
och negativa laddningar och elektromotorisk kraft (EMF) bildas. Vad är EMF?
I den enklaste elektriska kretsen för att flytta laddning q längs konturen av en sluten krets (Fig. 2.8) förbrukas källans arbete A och.
Källan lägger ner samma arbete på att flytta varje laddningsenhet. Därför med ökande q A och ökar i direkt proportion, och deras förhållande A och /q, kallad elektromotorisk kraft , förblir oförändrad:
E = A och /q.(2.12)
EMF är numeriskt lika med det arbete som utförs av källan och leder en laddning på 1 C längs en sluten krets(1).
Enhet för EMF, typ spänning, - volt(I).
Tack vare EMF i den elektriska kretsen bibehålls den specifikt värde nuvarande.
Eftersom EMF inte beror på q, och strömmen I = q/t, Den där Källans emk beror inte på strömmen(2).
När strömmen ändras ändras källans effekt R i. Använda uttryck P och =A och /t, A och = qE Och q = det,
vi får en formel för att beräkna kraften hos källan:
Pu = EI. (2.13)
Sålunda, när mottagarmotståndet ändras, ändras kretsströmmen, källeffekten och mottagareffekten. I detta fall observeras position (5) och arbetar kontinuerligt konstant emf, skapar en ström.
Enligt maktbalans
P och =P+P in,
Var R- mottagareffekt; R in - förluster på internt motstånd R B källa (vi försummar förluster i anslutningsledningar).
Genom att ersätta potensvärdet från formlerna (2.10), (2.13) i denna ekvation, med hjälp av position (3), får vi:
EI=UI+UJ;
E=U+U in(2.14)
(handling är lika med summan av reaktioner).
I en sluten krets motverkas EMF av summan av spänningsfallen över delar av kretsen.
Med hjälp av uttryck (2.14) och Ohms lag får vi
E = IR + IR B.(2.15)
I denna ekvation E Och R B eftersom källparametrarna är konstanta. När mottagarens motstånd ändras R strömmen ändrar sitt värde. Strömmen i kretsen har ett strikt definierat värde som är nödvändigt för att skapa spänningsfall i delar av kretsen som balanserar emk(3). På liknande sätt, inom mekanik, är kropparnas rörelsehastighet sådan att motverkan av friktionskrafterna som orsakas av denna hastighet balanseras av verkan av krafterna som förflyttar kroppen.
Från ekvation (2.15) strömmen
I = E/(R + RB).(2.16)
Denna formel återspeglar Ohms lag för hela kretsen: Strömstyrkan i kretsen är direkt proportionell mot källans emk.
Det bör noteras att ekvation (2.14) är ett specialfall av Kirchhoffs andra lag, som är formulerad enligt följande: den algebraiska summan av EMF för en sluten krets i en elektrisk krets är lika med den algebraiska summan av spänningsfallen över kretsresistanserna:
ΣΕ=ΣIR (2.17)
I pass för enheter (källor, mottagare, enheter, enheter), i kataloger, anges värdena för strömmar, spänningar, krafter för vilka enheten är designad av tillverkaren för normalt, kallat nominellt, driftläge. Källor kännetecknas av märkeffekt PH 0 M , ström I nom och spänning U H 0 M .
För fig. 2.8 spänningen vid terminalerna på källan och mottagaren är densamma (eftersom de är anslutna till gemensamma terminaler). Vi bestämmer denna spänning från formel (2.14):
U = E - IR B,(2.18)
Var R in- källans inre motstånd.
Spänningen vid terminalerna på källan som fungerar som en generator är mindre än EMF med storleken på spänningsfallet över källans inre resistans(4).
Vid märkström märks källspänningen. När kretsläget ändras (strömförändringar), i enlighet med formel (2.18), ändras spänningen. Om avvikelser i spänning, ström och effekt ligger inom acceptabla gränser kallas detta läge drift.
Om kretsen är öppen är strömmen noll. Detta läge för kretsen eller dess element kallas viloläge (XX).
Av formel (2.18) följer att i viloläge U = E.
Källans emk kan mätas med en voltmeter (Fig. 2.9) som spänningen vid dess terminaler i viloläge(5).
Läget för en elektrisk krets där en sektion med ett eller flera element är kortsluten kallas kortslutningsläge (SC).
För kortslutning R = 0 alltså U = IK R=0 och EMF:s verkan motverkas endast av spänningsfallet inuti källan E= I till R in(Fig. 2.10).
Källornas inre motstånd är vanligtvis litet. Därför är kortslutningsströmmen I K = E/R V stor, farlig för källan och ledningarna på grund av termiska effekter. För kortslutningsskydd av källor och ledningar på grund av termiska effekter. För att skydda källor och andra kretselement från kortslutningar används ofta säkringar, vars insatser brinner ut från kortslutningsströmmen och bryter kretsen.
I praktiken försummas ibland källans inre motstånd, med tanke på att det är lika med noll. I det här fallet är källans spänning enligt formel (2.18) lika med emk vid vilken ström som helst och diagrammen visar inte källans emk (som i fig. 2.8), utan spänningen vid dess terminaler .
För en elektrisk krets är de mest typiska lägena last, tomgång och kortslutning.
Ladda läge. Låt oss överväga driften av en elektrisk krets när vi ansluter till en källa vilken mottagare som helst med ett motstånd R (motstånd, elektrisk lampa och så vidare.).
Baserat på e. d.s. källan är lika med summan av spänningarna IR på den externa delen av kretsen och IR0 på:
Med tanke på att spänningen U och vid källklämmorna är lika med spänningsfallet IR i den externa kretsen får vi:
Denna formel visar det e. d.s. källan är större än spänningen vid dess terminaler med värdet av spänningsfallet inuti källan. Spänningsfallet IR0 inuti källan beror på strömmen i kretsen I (lastström), som bestäms av mottagarens motstånd R. Ju högre belastningsström, desto lägre är spänningen vid källklämmorna:
Spänningsfallet i källan beror också på det interna motståndet R0. Spänningens Ui beroende av ström I visas med en rät linje (fig. 1). Detta beroende kallas källans yttre egenskap.
Exempel 1. Bestäm spänningen vid generatorklämmorna vid en belastningsström på 1200 A, om dess e. d.s. är lika med 640 V, och det interna motståndet är 0,1 Ohm.
Lösning. Spänningsfall i generatorns inre motstånd
Generatorterminalspänning
Av alla möjliga belastningsförhållanden är den viktigaste den nominella. Det nominella driftläget är det som ställts in av tillverkaren för en given elektrisk anordning i enlighet med kraven för det tekniska krav. Den kännetecknas av märkspänning, ström (punkt H i fig. 1) och effekt. Dessa värden anges vanligtvis i passet på denna enhet.
Kvaliteten på elektrisk isolering av elektriska installationer beror på märkspänningen, och märkströmmen bestämmer området tvärsnitt ledare, värmebeständigheten hos den isolering som används och installationens kylintensitet. Att överskrida märkströmmen under lång tid kan leda till fel på installationen.
Ris. 1. Källans yttre egenskaper
Viloläge. I detta läge är den elektriska kretsen ansluten till källan öppen, det vill säga det finns ingen ström i kretsen. I detta fall kommer det interna spänningsfallet IR0 att vara noll
Således, i viloläge är spänningen vid terminalerna på den elektriska energikällan lika med dess e. d.s.(punkt X i fig. 1). Denna omständighet kan användas för att mäta t.ex. d.s. källor till el.
Kortslutningsläge. De kallar detta driftsätt för källan när dess terminaler är stängda av en ledare vars resistans kan anses vara lika med noll. Praktiskt taget kortslutning uppstår när ledningar som ansluter källan till mottagaren är anslutna till varandra, eftersom dessa ledningar vanligtvis har obetydligt motstånd och det kan tas lika med noll.
En kortslutning kan uppstå till följd av felaktiga åtgärder av personal som servar elektriska installationer eller när isoleringen av ledningarna är skadad. I det senare fallet kan dessa ledningar anslutas genom marken, som har ett mycket lågt motstånd, eller genom omgivande metalldelar (höljen till elektriska maskiner och enheter, delar av lokomotivet etc.).
Kortslutning ström
På grund av det faktum att den inre resistansen hos källan R0 vanligtvis är mycket liten, ökar strömmen som passerar genom den till mycket stora värden. Spänningen vid kortslutningen blir noll (punkt K i fig. 1), d.v.s. Elektrisk energi det kommer inte att finnas någon tillförsel till den del av den elektriska kretsen som ligger bakom kortslutningen.
Exempel 2. Bestäm kortslutningsströmmen för generatorn om dess e. d.s. lika med 640 V och inre resistans 0,1 Ohm.
Lösning.
Enligt formeln
Kortslutning är nödläge, eftersom den stora strömmen som uppstår kan göra både själva källan och enheterna, enheterna och ledningarna som ingår i kretsen oanvändbar. Endast för vissa speciella generatorer, såsom svetsning, är en kortslutning inte farlig och är ett driftläge.
I en elektrisk krets går alltid ström från punkter i kretsen som ligger under stor potential, till punkter under lägre potential. Om någon punkt i kretsen är ansluten till jord, antas dess potential vara noll. I detta fall kommer potentialerna för alla andra punkter i kretsen att vara lika med de spänningar som verkar mellan dessa punkter och marken.
När du närmar dig den jordade punkten minskar potentialerna olika punkter kretsar, dvs spänningar som verkar mellan dessa punkter och marken. Av denna anledning försöker man inkludera excitationslindningarna för dragmotorer och hjälpmaskiner, i vilka stora överspänningar kan uppstå vid plötsliga förändringar i strömmen, i kraftkretsen närmare "jorden" (bakom ankarlindningen).
I det här fallet kommer isoleringen av dessa lindningar att utsättas för mindre spänning än om de slås på närmare kontaktnät på ellok likström eller till den ojordade polen på likriktarinstallationen på elektriska lok växelström(dvs skulle ha en högre potential). På samma sätt är punkter i en elektrisk krets som har en högre potential farligare för en person som kommer i kontakt med spänningsförande delar av elektriska installationer. Samtidigt hamnar den under en högre spänning i förhållande till jord.
Det bör noteras att när en punkt i en elektrisk krets är jordad, förändras inte fördelningen av strömmar i den, eftersom det i detta fall inga nya grenar bildas genom vilka strömmar kan flyta. Om man jordar två (eller flera) punkter i en krets som har olika potential, så bildas ytterligare en strömförande gren (eller grenar) genom jorden och strömfördelningen i kretsen ändras.
Följaktligen skapar en kränkning eller nedbrytning av isoleringen av en elektrisk installation, vars ena punkt är jordad, en krets genom vilken en ström passerar, vilket i själva verket är en kortslutningsström. Samma sak händer i en ojordad elinstallation när två av dess punkter är kortslutna till jord. När en elektrisk krets går sönder är alla dess punkter fram till brytpunkten under samma potential.
