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 І_к, 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:

W_T=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.