6. Приемники электрической энергии
Приемники электрической энергии делятся на пассивные и активные. Пассивными называют приемники, в которых под действием приложенного напряжения не возникает Э.Д.С. ВАХ пассивных приемников проходят через начало координат. При отсутствии напряжения ток этих элементов равен нулю.
Основной характеристикой пассивных элементов является сопротивление. Пассивные элементы, сопротивление которых не зависит от приложенного напряжения, называются линейными. Реально таких элементов не существует. Но весьма близки к ним резисторы, реостаты, лампы накаливания и др. Зависимость напряжения от тока в таких элементах определяется законом Ома, т.е. U = IR, где R – сопротивление элемента. Эта зависимость не меняется, если напряжение и ток – переменные.
К приемникам электрической энергии относятся емкостные и индуктивные элементы.
Выражение (1.7) позволяет определить падение напряжения на емкости, если в цепи протекает переменный ток . (1.8)
Основным параметром индуктивного элемента является индуктивность – L.
Выражение (1.11) описывает напряжение, приложенное к индуктивности
Выражение (1.11) позволяет определить ток индуктивности, если известно приложенное к ней напряжение u(t). . (1.12)
Кроме пассивных приемников в электротехнике применяются активные приемники. К ним относятся электродвигатели, аккумуляторы в процессе их заряда и др.
7. Анализ электрических цепей методом контурных токов
Метод контурных токов оказывается полезным, когда схема электрической цепи содержит несколько источников электрической энергии. Он позволяет выполнить анализ такой цепи решением системы из К канонических уравнений, где К равно числу независимых контуров.Если ввести понятия контурных токов, контурных сопротивлений и Э.Д.С., а также взаимных сопротивлений, то формально записанное каноническое уравнение соответствует уравнению, составленному по второму закону Кирхгофа.
Рассмотрим метод на примере схемы, приведенной на рис. 2.7, а. Схема имеет два независимых контура. Для ее анализа методом контурных токов необходимо составить систему из двух канонических уравнений: ,(2.10) где: I11, I22 – контурные токи, Е11, Е22 – контурные Э.Д.С., R11, R22 – контурные сопротивления, R12, R21 – взаимные сопротивления контуров.
Под контурными токами понимают условные (расчетные) токи, замыкающиеся в соответствующих контурах. На рис 2.7, а направление контурных токов показано стрелками в контурах. Пусть направление этих токов будет одинаковым – по часовой стрелке.Сопоставляя контурные токи с токами ветвей, можно показать, что
значение контурных токов совпадает со значением действительных токов
только во внешних ветвях: I11 = I1, I22 = I4.
Токи смежных ветвей равны разности контурных токов соседних контуров: I5 = I11 – I22.Таким образом, по известным контурным токам легко найти действительные токи всех ветвей. Следовательно, решение системы уравнений (2.10) относительно контурных токов отвечает целям анализа электрической цепи.
Д ля решения системы уравнений (2.10) определим понятия контурных сопротивлений – R11, R22, контурных Э.Д.С. – Е11, Е22 и взаимных сопротивлений – R12, R21: R11 = R1 + R2 + R5,R22 = R3 + R4 +R5;
Е11 = Е1 + Е5, Е22 = Е4 −Е5.
Теперь уравнения системы (2.10) полностью соответствуют параметрам схемы рис. 2.7, а. Значение взаимных сопротивлений контуров в (2.11) определено с обратным знаком. Это обусловлено необходимостью привести канонические уравнения (2.10) в соответствие с уравнениями, составленными по второму закону Кирхгофа. Взаимное сопротивление контуров, не имеющих общих ветвей, равно нулю. Решая эту систему уравнений, можно найти контурные токи, а по ним искомые токи ветвей: I1, I2, I3, I4, I5.
Если бы схема содержала три контура, как на рис. 2.7, б, то система канонических уравнений имела бы вид:
Т аким образом, метод контурных токов более экономен по вычислительной работе. Он позволяет формализовать процесс анализа и упрощает применение ЭВМ к анализу сложных электрических цепей.
Приемники энергии
Приемниками электрической энергии являются устройства, в которых электрическая энергия превращается в световую, тепловую, механическую, химическую. Например, это электрические лампы, электронагревательные приборы, двигатели и другие устройства.
Приемники энергии еще называют нагрузкой.
Приемники электрической энергии – это та аппаратура, которую мы подключаем в розетку, т.е. к источнику электрической энергии: телевизор, лампочка, посудомоечная машина и другие.
В теории электрических цепей для отображения свойств реальных устройств электрических элементов, не являющихся источниками электрической энергии, вводят пассивные идеальные элементы.
Пассивные элементы — это резистивные R (сопротивления), индуктивные L (индуктивности), емкостные С (емкости).
Резистивные элементы учитывают необратимые преобразования электрической энергии в тепловую. Резистивные элементы измеряются в омах (Ом),
Индуктивные элементы учитывают накопление энергии в магнитном поле. Единица измерения индуктивных элементов — генри (Гн).
Емкостные элементы учитывают накопление энергии в электрическом поле. Емкостные элементы измеряются в фарадах (Ф).
Лекции по ТОЭ
- История электротехники
- ТОЭ и электроника
- Основные сведения
- Основные определения
- Топология цепи
- Преобразование цепей
- Элементы электрической цепи
- Режимы работы
- Постояный ток
- Переменный ток
- Постоянный ток
- Переменный ток
- Мощность
- Магнитное поле
- Постоянная МДС
- Переменная МДС
- Ферромагнитные материалы
- Однофазный трансформатор
- Трехфазный трансформатор
- Постоянный ток
- Переменный ток
- Электропривод
- Параметры
- Уравнения
- Схемы замещения
- Фильтры
- Холостой ход
- Короткое замыкание
- Характеристическое сопротивление
- Коэффициент распространения
- Передаточная функция
- Обратные связи
- Общие сведения
- Классический метод
- Операторный метод
- Интеграл Дюамеля
- Основная литература
- Дополнительная литература
- Сборники задач
Приемники электрической энергии
Приемники электрической энергии делятся на пассивные и активные.
Пассивными называют приемники в которых не возникает ЭДС. Вольтамперные характеристики пассивных приемников проходят через начало координат. При отсутствия напряжения ток этих элементов равен нулю. Основной характеристикой пассивных элементов является сопротивление. Пассивные элементы, сопротивление которых не зависит от приложенного напряжения называются линейными. Реально таких элементов не существует. Но весьма близки к ним резисторы, реостаты, лампы накаливания и др. Зависимость напряжения от тока в таких элементах определяется законом Ома, т.е. U = IR, где R — сопротивление элемента. Эта зависимость не меняется, если напряжение и ток — переменное.
К приемникам электрической энергии относятся емкостные и индуктивные элементы. Основной параметр емкостного элемента — емкость С. Единица измерения — Фарада [Ф]. При постоянном напряжении, приложенном к емкости, на ее обкладках накладывается заряд
(1.5)
Ток через емкость не протекает. Это означает, что сопротивление емкости в цепи постоянного тока равно бесконечности.
Если к емкости приложено переменное напряжение u(t), то и заряд на ее обкладках становится переменным
(1.6)
В этом случае в цепи возникает ток
(1.7)
Выражение (1.7) позволяет определить падение напряжения на емкости, если в цепи протекает переменный ток(1.8)
Очевидно, что сопротивление емкостного элемента переменному току определяется законом Ома, но зависит не только от величины, но и от формы тока и напряжения.
Основным параметром индуктивного элемента является индуктивность — L. Единица измерения — генри [Г]. Если через индуктивность L протекает постоянный ток I, то в ней возникает постоянное во времени потокосцепление самоиндукции
(1.9)
Будем полагать, что элемент L идеальный, т.е. сопротивление витков r отсутствует. Очевидно, что при этом падение напряжения на элементе равно нулю.
Предположим, что индуктивный элемент подключен к источнику переменного тока i(t). Потокосцепление также будет переменным y(t) = L×i(t). Изменяющееся потокосцепление наводит в катушке ЭДС самоиндукции
(1.10)
Так как r=0, то ЭДС еL(t) уравновешивает напряжение, приложенное к индуктивности
(1.11)
Выражение (1.11) позволяет определить ток индуктивности, если известно приложенное к ней напряжение u(t).
(1.12)
Кроме пассивных ,в электротехнике применяются активные приемники. К ним относятся электродвигатели, аккумуляторы в процессе их заряда и др. В цепи переменного тока при определенных условиях роль активных элементов выполняют индуктивность и емкость. В активных элементах возникает противо — ЭДС Е. Приложенное к приемнику напряжение уравновешивается противо-ЭДС и падением напряжения на сопротивлении элемента, т.е.
(1.13)- Главная страница
- ТОЭ
- Электрические машины
- Физика
- Физика Кривченко
- Тендер
- Исполнительная документация
- Приемо-сдаточная документация
- Как скачать?
- Главному энергетику
- Система ППР
- Ответственному за электрохозяйство
- Ответственному по лифтам
- Промышленная безопасность
- Охрана труда
- Несчастный случай
- Пожарная безопасность
- Правила и ГОСТы
- Бланки и протоколы
- Каталоги оборудования
- Счётчики
- Статьи
- Эл. безопасность
- Услуги подрядных организаций
- Рекламодателям
- Заработать
- ОТ на пром предприятиях
- Билеты по эл. безопасности с ответами
Страница обновлена: 20.12.2022
Отзывы и пожелания можно направлять по адресу energ2010@yandex.ru
Информация предоставлена для ознакомления и не является официальным источником.
Характерные приёмники электроэнергии
Все приёмники электроэнергии характеризуются различными параметрами. При этом режимы их работы описываются ГЭН, поэтому с целью анализа режимов электропотребления используют характерные приёмники электроэнергии, представляющие собой группы электроприёмников, схожих по режимам работы и основным параметрам.
К характерным электроприёмникам относят следующие группы:
— Электродвигатели силовых и общепромышленных установок;
— Электродвигатели производственных станков;
— Выпрямительные и преобразовательные установки.
Электроприемники постоянного тока
Постоянный ток применяют в гальваническом производстве (хромирование, никелирование и т.д.), для сварки на постоянном токе, для питания двигателей постоянного тока и т.п.
Виды источников электрической энергии постоянного тока и их определения.
Электрическая цепь представляет собой совокупность источников электрической энергии, приёмников (потребителей) и соединяющих их проводников, по которым электрическая энергия передаётся от источников потребителям.
К источникам электрической энергии постоянного тока относятся аккумуляторы, электромашинные генераторы, выпрямители и другие устройства.
Электри́ческий аккумуля́тор — химический источник тока многоразового действия (в отличие от гальванического элемента, химические реакции, непосредственно превращаемые в электрическую энергию в них, многократно обратимы). Электрические аккумуляторы используются для накопления энергии и автономного питания различных устройств.
Машина постоянного тока — электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую постоянного тока (генератор)
Выпрямитель тока, преобразователь электрического тока переменного направления в ток постоянного направления. Большинство мощных источников электрической энергии вырабатывают ток переменного направления
Они преобразуют химическую, механическую, тепловую и другие виды энергии в электрическую. На рис. 2.1 представлены некоторые источники энергии постоянного тока, называемые источниками электродвижущей силы (ЭДС), измеряемой в вольтах (В).
Рис. 2.1 — Условные обозначения источников электрической энергии:
а — гальванический или аккумуляторный элемент; б — электромеханический генератор; в — термоэлектрический генератор; г — общее обозначение источника ЭДС постоянного тока
Назначение источника электрической энергии – создать и постоянно поддерживать в замкнутой электрической цепи электрический ток, представляющий собой упорядоченное движение электрических зарядов.
Работу источника принято анализировать с помощью внешней характеристики, устанавливающей зависимость между напряжением на зажимах источника и током, протекающим по нему (рис. 2.2).
Рис. 2.2 — Внешняя характеристика источника
Из характеристики видно, что с увеличением тока напряжение на клеммах источника уменьшается за счет падения напряжения на его внутреннем сопротивлении R0
U = E — ∆U,где ∆U – падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника;