Вступ до курсу "Теоретичні основи електротехніки". Закони електромагнетизму. Основні поняття про електричні кола. Поняття про електричні схеми. Ідеальні елементи електричних схем заміщення, страница 3

Якщо контури струму визначені формою провідників, у яких він локалізований, то електромагнітні процеси в електричних колах можуть бути описані за допомогою понять електрорушійна сила (ЕРС), електричний струм і напруга, які не потребують урахування просторових координат. Тому практично залишається розглянути тільки кількісні параметри цих електричних величин і характер їхньої зміни в часі t, тобто функції ЕРС е(t), струму i(t) і напруги u (t).

Процеси в електричних колах суттєво залежать від виду цих функцій, тому якраз у цьому зв'язку електричні кола розподіля­ють на наступні типи (за приклад далі подаються тільки функції струму i(t)):

1) кола постійного струму (позначення величин: І, U, Е), і-І (рис. 1.1, а);

Рис. 1.1

2) кола змінного струму (позначення миттєвих величин і, и, е), які в свою чергу підрозділяються на:

а) кола синусоїдного струму - найбільш поширені при виробництві, передачі і розподілі електроенергії; функція струму (рис. 1.1, б, де Т - період):

б) кола несинусоїдного періодичного струму - наприклад, у випрямлячах (рис. 1.1, в), уколах за наявності дроселів (рис. 1.1, г) тощо;

в) кола імпульсних струмів (рис. 1.1, ґ), поширені в техніці зв'язку, радіотехніці, обчислювальній техніці та ін. (тут, на відміну від випадку на рис. 1.1, в, кожний імпульс може розглядатися незалежно від попереднього і наступного);

г) кола з хаотичною зміною струмів (рис. 1.1, д).

Процеси в колах і рівень їхнього розрахункового аналізу поступово ускладнюються саме в поданій послідовності.

Електричне коло може мати два стани: перехідний процес і уста­лений режим. Перший стан настає після комутації кола (ввімкнення або вимкнення) чи з інших причин і характеризується інтервалом перехідних струмів. Перехідний процес завершується усталеним режимом, який характеризується постійним струмом, як на рис. 1.1, а, або повторюваним змінним струмом, як на рис. 1.1, б, е, г.

Для електричних кіл важливими є поняття лінійності і не лінійності. Якщо вольтамперні характеристики (ВАХ) - залежності між напругами і струмами - наприклад, U(I) або І(U), на елемен­тах, що утворюють коло, прямолінійні, то такі елементи і, відпо­відно, кола називаються лінійними. Якщо хоча б в одного елемента ВАХ непрямолінійна, то такий еле­мент і все коло є нелінійними.

Електричні кола за струк­турою можна підрозділити на наступні види пристроїв і еле­ментів.

1. Генератори - джерела електроенергії (рис. 1.2) (у них енергія різних видів перетворю­ються на електричну):

а, б) електромеханічні генератори постійного і змінного струму (перетворюють механічну енергію на електричну);

в, г) один елемент і батарея гальванічних елементів (перетво­рюють хімічну енергію на електричну);

ґ) фотоелемент (перетворює світлову енергію на електричну); д) термопара (перетворює теплову енергію на електричну).

Рис. 1.2

2.    Пристрої передачі електроенергії - лінії електропередачі (ЛЕП) або лінії зв'язку (рис. 1.3):

а) двохпровідна лінія (два варіанти позначення);

б, в) при вико­ристанні з'єднань у лініях утворюються вузли (рознімне і нерознімне з'єднання).

Рис. 1.3

3. Перетворювачі електроенергії (рис. 1.4) - перетворюють електричну енер­гію одного виду на електричну енер­гію іншого виду:

а) випрямлячі - перетворюють змінний струм у випрямлений (однонаправлений або постійний);

б,    в) автотрансформатори і трансформатори - змінюють напругу змінного струму, а також сам цей струм за величиною;

г) інвертори - перетворюють постійний струм у змінний.

Рис. 1.4

4. Приймачі (споживачі) електроенергії (рис. 1.5) перетво­рюють електричну енергію на інші види енергії:

а, б) електродвигуни постійного і змінного струму - елект­рична енергія перетворюється на механічну (М - мотор);

в) батарея гальванічних елементів - зарядженою стає при­ймачем, що перетворює електричну енергію на хімічну;

г, ґ, д) резистори нерегульований і регульований (реостат), електропіч - електрична енергія перетворюється на теплову;