Режимы работы электрической цепи
Известно, что электрическая цепь – это совокупность определённых устройств, которые обеспечивают постоянное, непрерывное прохождение электрического тока. Работа цепи невозможна, если в ней отсутствуют какие-либо элементы; в обязательном порядке должны присутствовать как источники энергии, так и её проводники, а приёмники, как правило, — это основные устройства, образующие данную цепь.
Если учесть, что в электрической цепи встречаются различные элементы, которые делятся на три основные группы: источники энергии, проводники тока и приёмники, т. е., те элементы, которые питаются от тока и преобразуют энергию в другие её виды, то можно предположить, что существует и различные режимы работы электрических цепей.
Основные режимы работы электрических цепей
Как уже было сказано ранее, любая электрическая цепь может иметь довольно сложную структуру, зависящую от количества элементов в ней и её разветвлённости.
Всё это приводит к тому, что цепь может работать в различных режимах.
Выделяют три основных режима работы: нагрузочный (или согласованный), режим короткого замыкания, а также режим холостого хода. Они отличаются друг от друга нагрузкой на электрическую цепь. Также можно выделить номинальный режим работы. В этом режиме работы все устройства в цепи работают при условиях, указанных для них как оптимальные. Эти характеристики прописываются производителем в паспортных данных при изготовлении устройства на заводе.
Нагрузочный, или согласованный режим работы. Если к источнику энергии в электрической цепи подключается какой-либо приёмник, то он обладает неким сопротивлением. Таким приёмником может быть любое устройство, например электрическая лампочка.
Если есть напряжение, то действует закон Ома, таким образом, ЭДС источника получается из суммы напряжений внешнего участка цепи и на внутреннем сопротивлении источника. Падение напряжение во внешней цепи будет равным напряжению на зажимах источника.
Оно зависит от нагрузочного тока: чем меньше сопротивление нагрузки, тем больше ток и, соответственно, меньше напряжение на зажимах источника питания цепи.
Другими словами можно сказать, что нагрузочный или согласованный режим работы представляет собой режим, при котором происходит передача нагрузки повышенной мощности от источника. В этом режиме сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника, при этом расходуется максимальная мощность.
Однако, такой режим не рекомендуется использовать, так как при длительном превышении номинальных значений устройства могут выйти из строя.
Режим работы холостого хода. Этот режим работы электрической цепи характеризует разомкнутое её состояние – ток отсутствует, и все элементы отключены от источника питания.
В таком состоянии цепи внутреннее падение напряжение равно нулю, а напряжение на зажимах источника питание совпадает с ЭДС источника.
Т. е., можно сказать, что режим холостого хода характеризует электрическую цепь, когда она находится в разомкнутом состоянии, а сопротивление нагрузки отсутствует полностью или отключено.
Такое состояние цепи можно использовать для измерения ЭДС источника питания.
Режим короткого замыкания. Этот режим работы считается аварийным, электрическая цепь не может работать нормально. Короткое замыкание возникает при соединении двух различных точек цепи, разница потенциалов которых отличается. Такое состояние не предусмотрено изготовителем устройства и нарушает его нормальную работу.
В этом режиме работы зажимы источника энергии замкнуты проводником («закорочены»), при этом его сопротивление близко к нулю. Часто, короткое замыкание происходит в тех случаях, когда соединяются два провода, которые связывают между собой источник и приёмник в цепи, как правило, их сопротивление незначительно, так что его можно назвать нулевым.
При возникновении режима короткого замыкания, ток в цепи значительно превышает номинальные значения (из-за отсутствия сопротивления). Это может привести в непригодное состояние источник энергии и приёмники в электрической цепи.
В некоторых случаях это является результатом неправильных действий со стороны персонала, работающего с электротехническим оборудованием.
Электрическая цепь и режимы работы в ней
Электрическая цепь представляет собой совокупность компонентов, через которую протекает постоянный или переменный электрический ток. Ее всегда можно охарактеризовать в терминах электрического напряжения и тока. Процессы протекания тока, а также магнитно-резонансные процессы изучаются в области науки, называемой электротехникой. Кроме строгого теоретического анализа, основной задачей электротехники считается изучение вопросов практического применения результатов исследования этих процессов.
Все элементы электрических цепей условно можно поделить на три группы, а именно: источники питания или сигналов, проводники электричества и потребители энергии (нагрузка). Таким образом, элементы первой группы питают электрическим током, вторая группа включает элементы, преобразующие энергию источника питания в другие виды энергии (тепло, свет, звук), и третью группу представляют выходные элементы, традиционно называемые нагрузкой.
Перечисленные элементы, а именно источники питания (сигналов), цепи преобразования сигналов (токов) и нагрузка, являются необходимыми компонентами.
Электрические цепи по способу преобразования сигналов подразделяют на линейные и нелинейные. В электротехнике применяют методы анализа линейных и нелинейных цепей. Для их анализа используется аппарат решения систем дифференциальных уравнений. Нелинейные дифференциальные уравнения решаются достаточно сложно, поэтому предполагают линеаризацию, и дальше проводят анализ в пределах участков линейной работы.
Любая цепь в интересах анализа имеет схематическое представление, называемое электрической схемой. Электрические схемы бывают принципиальные и эквивалентные. Принципиальная схема используется для детального анализа и монтажа электрической схемы. Эквивалентные схемы, в свою очередь, интересны в задачах анализа и описании сложных преобразовательных процессов для получения приближенных значений расчетных данных.
Подраздел электротехники, который занимается теоретическими исследованиями электрических цепей, известен как схемотехника.
Как указывалось ранее, всякая электрическая цепь, независимо от числа задействованных элементов и сложности, может функционировать в трех режимах: холостого хода (сокращенно х.х.), номинальной нагрузки (номинальный), а также в режиме короткого замыкания (сокращенно к.з.). При их описании пользуются понятиями напряжения, электродвижущей силы, силы тока и сопротивления участка цепи.
Режимы отличаются величиной нагрузки анализируемого участка цепи. Характеристики устройства, определяющие номинальный режим работы, получают на заводских испытаниях и прописывают в паспорте на устройство. Они определяются в условиях 75% от величины максимальной нагрузки. Величина нагрузки 0%, при которой изучается работа устройства, имеет называние режима холостого хода (без нагрузки), а режим работы с максимальной нагрузкой, или близкой к 100%, соответствует режиму короткого замыкания.
Номинальный режим работы
При этом электрическая цепь подключена к источнику питания, на выходе цепи которого имеется определенная режимом нагрузка. В качестве нагрузки может быть использован пассивный элемент: нагреватель, динамик, электрическая лампа, рамка с током и др.
Анализ такой цепи подчиняется закона Ома и Кирхгофа. В случае отсутствия реактивности напряжение в нагрузке определяется величинами силы тока и сопротивления участка цепи. Здесь используются такие термины, как падение напряжения и сила тока. В случае простой электрической цепи, где не используются замкнутые контуры, величина напряжения на участке цепи пропорциональна величине электрического тока. Этот закон был открыт Омом. Для замкнутых цепей применяют законы Кирхгофа. Данный режим используется для анализа работы в статическом режиме, т. е. в условиях работы, принятых за нормальные с постоянной нагрузкой.
Холостой ход
В режиме холостого хода проводят анализ функционирования электрической цепи без нагрузки, т.
Функционирование в режиме короткого замыкания
Данный режим функционирования используется при анализе цепи в критических условиях работы, приводящих к неисправности, а именно – когда сопротивление на выходе резко уменьшается.
Торговый дом Элби
Электрооборудование промышленного назначения вы сможете найти здесь.
Полупроводниковые и системные решения — Infineon Technologies
Будь то солнечная энергия, зарядка электромобилей, центр обработки данных или тягач, карбид кремния кардинально меняет способы производства, передачи и потребления энергии.
Смотреть видео
electronica 2022
Посетите нас на выставке electronica в этом году — живите в Мюнхене или в цифровом формате!
Учить больше
Infineon выпускает PSoC™ 4100S Max
Высокоинтегрированное недорогое решение с технологией нового поколения CAPSENSE™, позволяющее инженерам легко проектировать и быстро выводить на рынок недорогую систему человеко-машинного интерфейса.
Учить больше
Электрификация первичного распределения электроэнергии
Узнайте, как мегатенденции в автомобилестроении вызывают децентрализацию и электрификацию системы распределения электроэнергии.
кликните сюда
Экологически чистая мобильность
Мобильность — экологичная, умная, персональная. Как Infineon способствует устойчивой мобильности?
Узнайте здесь
Производительность GiGaNtic в адаптерах/зарядных устройствах USB-C
Первая в отрасли комбинированная микросхема PFC и гибридного обратноходового преобразователя для конструкций сверхвысокой плотности. Узнай одним из первых!
Скачать техническое описание
Новинка! PSoC™ 62S2 Wi-Fi BT Matter Pioneer Kit
Надежное решение Matter over Wi-Fi со сверхнизким энергопотреблением, которое поможет вам быстро выйти на рынок
Учить больше
Новости
04 ноября 2022 г.
| Деловая и финансовая пресса
Infineon at electronica 2022: Декарбонизация и цифровизация как ключевые темы
13 октября 2022 г. | Business & Financial Press
Infineon и VinFast расширяют сотрудничество в области электромобильности
Новости рынка
04 ноября 2022 г. | Новости рынка
Infineon представляет новое семейство датчиков XENSIV™ TLE4971 для автомобильных приложений
Посетите Infineon в Твиттере
Типы электрических цепей | Определение электрической цепи, примеры, символы
Существует 5 основных типов электрических цепей: замкнутая цепь, разомкнутая цепь, короткое замыкание, последовательная цепь и параллельная цепь. Узнайте в деталях.
Существует 5 основных типов электрических цепей: замкнутая цепь, разомкнутая цепь, короткое замыкание, последовательная цепь и параллельная цепь.
Давайте узнаем и разберемся в деталях с определением, примерами и символами.
Содержание:
Что такое электрическая цепь?
Электрическая цепь — это токопроводящий путь для протекания тока или электричества, называемый электрической цепью или электрической цепью. Токопроводящий провод используется для установления связи между источником напряжения и нагрузкой. Между источником и нагрузкой также используется переключатель ВКЛ/ВЫКЛ и предохранитель.
Типы электрических цепей
Типы электрических цепей
Существует следующие 5 основных типов электрических цепей:
1. Замкнутая цепь
Когда нагрузка работает сама по себе в цепи, это называется замкнутой цепью или замкнутой цепью. В этой ситуации значение тока зависит от нагрузки.
Пример замкнутой цепи или замкнутой цепи
2. Разомкнутая цепь
Когда в цепи имеется неисправный электрический провод или электронный компонент или выключатель находится в положении ВЫКЛ, это называется разомкнутой цепью.
На приведенной ниже диаграмме вы можете видеть, что лампочка не светится, потому что либо выключатель выключен, либо неисправность электрического провода.
Пример обрыва цепи
3. Короткое замыкание
Когда обе точки ( + и – ) источника напряжения в цепи по какой-либо причине соединяются друг с другом, это называется коротким замыканием. В этой ситуации начинает течь максимальный ток. Короткое замыкание обычно происходит, когда проводящие электрические провода замыкаются даже из-за короткого замыкания в нагрузке.
Пример короткого замыкания
4. Последовательное замыкание
При 2 или более нагрузках ( Лампа, компактная люминесцентная лампа, светодиод, вентилятор и т. д. ) соединены друг с другом последовательно, тогда это называется последовательной цепью. В последовательной цепи, если одна нагрузка или лампочка получает предохранитель, то остальные лампочки не получат питания и не будут светиться.
