Вступ до курсу "Теоретичні основи електротехніки". Закони електромагнетизму. Основні поняття про електричні кола. Поняття про електричні схеми. Ідеальні елементи електричних схем заміщення, страница 4

е) лампа розжарювання - електрична енергія перетворюється на світлову і теплову.

Рис. 1.5

5. Електричні апарати (комутаційна апаратура) (рис. 1.6) - для ввімкнення і вимкнення, регулювання параметрів електричного струму, захисту електрообладнання:

а-г) Q – вимикач на досить великі струми в лініях електропередачі, розподільних електромере­жах, для комута­ції електрооблад­нання; S - вимикач у слабкострумових колах управління, контролю та ін. (показано розімкнений і замкнений стани вимикачів);

ґ) електромагнітний контактор (складається із силової струмової котушки електромагніта КМ і контактів КМ:1 і КМ:2, що при­водяться до руху);

д) плавкий запобіжник.

Рис. 1.6

6. Електровимірювальні прилади - для вимірювання елект­ричних та неелектричних величин. Вони розподіляються на вимір­ники напруги - вольтметри V, вимірники струму - амперметри А, вимірники опору - омметри Ω, вимірники активної потуж­ності - ваттметри W, вимірники електроенергії - лічильники кіловаттгодин kWh, вимірники зсуву фаз - фазометри ф, вимір­ники частоти - частотоміри Hz та ін. Позначення та принципи використання електровимірювальних приладів розглядаються далі в окремому розділі.

4. Поняття про електричні схеми

При вивченні і практичному застосуванні електричних кіл використовують їхнє графічне зображення - схеми. При цьому застосовуються умовні графічні і символьні позначення різних об'єктів, елементів, ліній зв'язку тощо, що обумовлені держав­ними і міжнародними стандартами як за формою, так і за розмі­рами.

Є ціла низка різних видів схем. Одною з основних є принци­пова електрична схема, яка містить повний склад елементів виробу, показує всі зв'язки між ними і дає уявлення про принцип роботи цього виробу в цілому.

Є й інші, простіші схеми, наприклад, монтажна, блок-схема, схема з'єднань тощо. При вивченні процесів в електричних колах і електротехніч­них пристроях, а також при їхніх розрахунках використовують електричні схеми заміщення. У цих схемах кожний реальний елемент або пристрій уявляється у вигляді одного або сукупності ідеальних елементів - математичних моделей. Кожний ідеаль­ний елемент заміщує собою яке-небудь одне явище або власти­вість реального об'єкта.

Ідеальних елементів усього декілька. Тому, розуміючи суть іде­альних елементів і володіючи розрахунковими співвідношеннями електричних і енергетичних величин для них, можна розрахувати практично всі реальні пристрої на основі обмеженого числа мате­матичних формул.

5. Ідеальні елементи електричних схем заміщення

1. Ідеальне джерело ЕРС (рис. 1.7, а,б) відображає здатність реального об'єкта створювати різницю потенціалів на своїх вихідних полюсах (затискачах) і підтримувати струм у замкненому електрич­ному колі. Міра - ЕРС Е, вимірюється у вольтах (В).

Рис. 1.7

Напруга на затискачах ідеального джерела не залежить від режиму роботи об'єктів, що підключаються, та сили струму, який протікає, і відповідає ЕРС цього джерела, тобто при постійній ЕРС або при змінній ЕРС відповідно маємо:

U=E; u=e

(на рис. 1.7, а, б вказана полярність і напрямки величин).

2. Ідеальне джерело струму (рис. 1.7, е) - зміст поняття той самий, що і для попереднього, тобто відображає здатність реаль­ного об'єкта створювати різницю потенціалів на своїх вихідних полюсах і підтримувати струм у замкненому електричному колі, але тепер у всіх режимах зберігається незмінною сила струму Ік, що протікає через джерело.

3. Ідеальний резистивний елемент (рис. 1.8, а) відображає здатність реального об'єкта перетворювати електричну енергію на інші види енергії безповоротно, напри­клад, у тепло. Міра - опір R, вимірюється в омах (Ом) і вводиться як коефіцієнт пропо­рційності в законі Джоуля-Ленца, а саме:

WT=RI2t

Рис. 1.8

Для провідника (рис. 1.9) довжиною І, що має площу поперечного перерізу S і питомий електричний опір р [Омм], маємо формулу . Наприклад, при температурі Т=20°С р = 1,72 · 10-8 Омм – для технічної міді; р = 2,8 · 10-8 Омм - для алюмінію.