Занятие 18. Понятие об электрических схемах

а) Общие определения

При разработке, монтаже и эксплуатации электрических устройств и установок необходимы электрические схемы.

Схема электрической цепи — это графическое изображение, содержащее условные обозначения элементов электрической цепи и показывающее соединения между ними.
В практике различают схемы принципиальные, схемы соединений (монтажные) и др.
Для расчета электрических цепей составляют также схемы замещения (расчетные).

- Принципиальная схема определяет полный состав элементов и связей между ними. Она, как правило, дает детальное представление о принципах работы электрического изделия, установки.

- Схема соединений (монтажная) показывает соединения составных частей изделия, установки, определяет провода, жгуты, кабели, которыми эти соединения осуществляются, а также места их присоединения и ввода.

По принципиальной схеме изучают принципы работы изделий, установок;

по схемам соединения осуществляют монтаж и присоединения их составных частей, те и другие схемы используют при наладке, регулировке, контроле, ремонте и эксплуатации изделий, установок.

- Схема замещения электрической цепи отображает свойства этой цепи при определенных условиях и применяется при расчетах.

- На схеме замещения изображают все элементы, влиянием которых на результаты расчета пренебречь нельзя, и указывают электрические соединения между ними, соответствующие принципиальной схеме.

Рис.18.1 Принципиальная электрическая схема электроустановки

Рис.18.2. Схема замещения электрической цепи

б) Источники электрической энергии.

Источники электрической энергии являются необходимым элементом любой электрической цепи.

Их разделяют на идеальные и реальные источники.

В свою очередь, идеальные источники делятся на источники электродвижущей силы (ЭДС) и источники тока .

Зависимость напряжения и на зажимах реального источника от тока i через источник может быть различной,

В простейшем случае у источника постоянной э. д. с. эта зависимость выражается уравнением

Из формулы следует, если r_o =0, то

Источники ЭДС- это такие элементы электрической цепи, у которых напряжение на выходе не зависит от величины и направления протекания тока, их внутреннее сопротивление равно нулю, их вольтамперные характеристики представляют собой прямые линии параллельные оси I

Рис.18.1 Электрическая схема источника ЭДС и его вольт-амперная характеристика.

Идеальным источником тока называется источник с, внутренним сопротивлением, равным бесконечности, и током, не зависящим от сопротивления нагрузки цепи, т. е. током, значение которого не зависит от значения напряжения и равно току короткого замыкания Iкз источника питания.

На электрических схемах источники тока изображают в виде окружностей с двумя стрелками внутри, указывающими положительное направление тока, и написанной рядом с окружностью буквой I

Вольтамперная характеристика идеального источника тока представляет собой прямую линию параллельную оси U

Рис.18.2 Электрическая схема идеального источника тока и его вольт-амперная характеристика

в) Схемы замещения элементов электрических цепей

Реальный источник электрической энергии может быть

представлен двумя схемами замещения:

- последовательным соединением источника э.д.с. и сопротивления

- параллельным соединением источника тока и проводимости.

Рис.18.3. Схема замещения реального источника последовательным соединением источника э.д.с. и сопротивления

Рис.18.4. Схема замещения реального источника параллельным соединением источника тока и проводимости

Рис.18.5. Схема замещения реального источника

а) параллельным соединением источника тока и проводимости

б) последовательным соединением источника э.д.с. и сопротивления

Все элементы электрической цепи условно можно разделить на активные и пассивные.

Активным называется элемент, содержащий в своей структуре источник электрической энергии.

К пассивным относятся элементы, в которых рассеивается (резисторы) или накапливается (катушка индуктивности и конденсаторы) энергия.