СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Для облегчения расчета составляется схема замещения электрической цепи, т. е. схема, отображающая свойства цепи при определенных условиях. I На схеме замещения изображают все элементы, влиянием которых на результат расчета нельзя пренебречь, и указывают также электрические соединения между ними, которые имеются в Цепи. Схемы замещения элементов электрических цепей В. Элементы цепи, в которых электрическая энергия преобразуется в теплоту, характеризуются сопротивлением R или Роводимостью G и называются пассивными. Элементы электрической цепи, в которых преобразование ?¦еРгии осуществляется при наличии электродвижущей силы, ^бактеризуются в большинстве случаев постоянными вели-та"ами ЭДС Е и внутреннего сопротивления г (рис. 3.13, а). ? Н,е Элементы цепи называются активными. 3 Расчетных схемах источник энергии можно представить м.'¦ без внутреннего сопротивления, если это сопротивление Г- ° по сравнению с сопротивлением приемника (рис. 3.13, б). При г = О внутреннее падение напряжения Uo = 0, поэто напряжение на зажимах источника при любом токе равн ЭДС: U=E= const. Такой источник энергии с неизменнь¦ напряжением на его зажимах, не зависящим от внешнег сопротивления, называется источником ЭДС. В некоторых случаях источник электрической энергии расчетной схеме заменяют другой (эквивалентной) схемо (рис. 3.14, а), где вместо ЭДС Е источник характеризуется ег током короткого замыкания Л, а вместо внутреннего с противления в расчет вводится внутренняя проводимость g= 1/ Возможность такой замены можно доказать, раздел* равенство (3.16) на г: U/r=E/r-I, где U/r = Io — некоторый ток, равный отношению напряжени на зажимах источника к внутреннему сопротивлению; E/r = h ток короткого замыкания источника; I=U/R — ток приемник Вводя новые обозначения, получим равенство Л = /о + которому удовлетворяет эквивалентная схема рис. 3.14, а. Если внутреннюю проводимость отнести к приемнику, можно положить g = 0 и /о = 0. * В этом случае при любой величине напряжения на зажим источника его ток остается равным току короткого замыкан (рис. 3.14, б): /==/„ = const. Источник с неизменным током, не зависящим от внешн сопротивления, называют источником тока. Один и тот же источник электрической энергии може быть заменен в расчетной схеме источником ЭДС и источником тока. Схема замещения электрической цепи На рис. 3.15, а, б изображены электрическая цепь и схема замещения; указаны положительные направления т и напряжения. В этой схеме генератор Г электрической энергии представлен {эДС Е и внутренним сопротивлением г; два приемника \art и Пг — соответственно сопротивлениями R\ и Rz, сопротивление проводов линии Л заменено сосредоточенным сопротивлением Лл, вспомогательные аппараты и приборы Г схеме замещения отсутствуют, так как в данном случае предполагается, что на результаты расчета они не влияют. ; На рис. 3.16 показана схема более сложной электрической цепи. Рассматривая схему различных электрических цепей, можно выделить в них характерные участки. Участок, вдоль которого ток один ктрической цепи. Место соединения ветвей называется узлом электрической цепи. тот же, называется ветвью Узел образуется при соединении в одной точке не менее трех ветвей, например на схеме рис. 3.16 к узлу 6 подключены четыре ветви. I Ветви, не содержащие источников электрической энергии, называются пассивными, а ветви, в которые входят источники,— активными. Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называется ронтуром электрической цепи. На рис. 3.15, б таких контуров три: 1-2-5-6-1-2-3-4-5-6-7; 2-3-4-5-2. 1 На схемах стрелками от- /?, j ^ 4 ^ечаются положительные на- 2 +-~ - полярности зажимов ис- ВЭлгКа' внутри источника Т(. направлена от отрица-Те ьного зажима к положи-К ьному (так же как и ток). к точке меньшего. У приемника направления напряжения и то совпадают, у источника они противоположны. Задачи Задача 3.15. Генератор постоянного тока в начале работы при температур 20° С имел сопротивление цепи якоря (внутреннее сопротивление) r= 1 С! и напряжение на внешних зажимах U= 112 В. Приемник энергии име! сопротивление 37,3 Ом при той же начальной температуре. В результате работы температура обмотки якоря повысилась до 60° а приемника—до 40° С. Определить напряжение на зажимах генерато в этом случае, считая температурный коэффициент сопротивления для це якоря генератора и приемника одинаковым и равным 0,004 град-1. Задача 3.16. Десять электрических ламп по 100 Вт каждая подключи к распределительному пункту двухпроводной линией длиной 50 м при сечени] алюминиевого провода 10 мм2. Начертить схему цепи и определить мощность потерь энергии в прово линии, если напряжение на лампах 200 В.