Spôsoby činnosti elektrického obvodu
Pre elektrický obvod sú najcharakteristickejšími režimami záťažový, bez záťažový a skratový režim.
Režim nabíjania... Zvážte fungovanie elektrického obvodu, keď je pripojený k zdroju akéhokoľvek prijímača odporu R (rezistor, elektrická lampa atď.).
Na základe Ohmov zákon NS. atď. c) zdroj sa rovná súčtu napätí IR vonkajšej časti obvodu a IR0 vnútorný odpor zdroja:
Vzhľadom na to, že napätie Ui a na svorkách zdroja sa rovná poklesu napätia IR vo vonkajšom obvode, dostaneme:
Tento vzorec ukazuje, že NS. atď. c) zdroj je väčší ako napätie na jeho svorkách o hodnotu úbytku napätia vo vnútri zdroja... Úbytok napätia IR0 vo vnútri zdroja závisí od prúdu v obvode I (prúd záťaže), ktorý je určený napr. odpor R prijímača. Čím vyšší je zaťažovací prúd, tým nižšie je napätie na svorke zdroja:
Pokles napätia na zdroji závisí aj od vnútorného odporu R0.Závislosť napätia Ui od prúdu I je znázornená priamkou (obr. 1). Táto závislosť sa nazýva vonkajšia charakteristika zdroja.
Príklad 1. Určite napätie na svorkách generátora pri zaťažovacom prúde 1200 A, ak napr. atď. s. je 640 V a vnútorný odpor je 0,1 Ohm.
Odpoveď. Pokles napätia na vnútornom odpore generátora
Koncové napätie generátora
Zo všetkých možných režimov zaťaženia je najdôležitejší nominálny. Nominálny je režim prevádzky stanovený výrobcom pre toto elektrické zariadenie v súlade s technickými požiadavkami naň. Je charakterizovaný menovitým napätím, prúdom (bod H na obr. 1) a výkonom. Tieto hodnoty sú zvyčajne uvedené v pase tohto zariadenia.
Kvalita elektrickej izolácie elektrických inštalácií závisí od menovitého napätia a menovitého prúdu — teplotu ich ohrevu, ktorý určuje plochu prierezu vodičov, tepelný odpor aplikovanej izolácie a rýchlosť chladenia inštalácie. Ak je menovitý prúd prekračovaný dlhší čas, môže dôjsť k poškodeniu inštalácie.
Ryža. 1. Vonkajšia charakteristika zdroja
Pohotovostný režim... V tomto režime je elektrický obvod pripojený k zdroju otvorený, t.j. v prúde nie je žiadny obvod. V tomto prípade bude vnútorný pokles napätia IR0 nulový
Preto sa v kľudovom režime napätie na svorkách zdroja elektrickej energie rovná jeho e. atď. (bod X na obr. 1). Túto okolnosť možno použiť na meranie napr. atď. v. zdroje elektriny.
Režim skratu. Skrat (skrat) takýto režim činnosti zdroja sa nazýva, keď sú jeho svorky uzavreté drôtom, ktorého odpor možno považovať za rovný nule. Prakticky c. H. nastáva, keď sú vodiče spájajúce zdroj s prijímačom spojené dohromady, keďže tieto vodiče majú zvyčajne zanedbateľný odpor a možno ich považovať za nulové.
Skrat môže nastať v dôsledku nesprávnych činností personálu, ktorý obsluhuje elektrické inštalácie, alebo ak je poškodená izolácia vodičov. V druhom prípade môžu byť tieto vodiče pripojené cez zem, ktorá má veľmi nízky odpor, alebo cez okolité kovové časti (skriňa elektrických strojov a prístrojov, prvky karosérie lokomotívy atď.).
Skratový prúd
Vzhľadom na to, že vnútorný odpor zdroja R0 je zvyčajne veľmi malý, prúd, ktorý ním prechádza, narastá na veľmi veľké hodnoty. Napätie v bode skratu sa stane nulovým (bod K na obr. 1), to znamená, že elektrická energia nebude prúdiť do časti elektrického obvodu umiestnenej za miestom skratu.
Príklad 2. Určte skratový prúd generátora, ak jeho e. atď. s napätím 640 V a vnútorným odporom 0,1 ohm.
Odpoveď.
Podľa vzorca
Skrat je núdzový režim, pretože výsledný veľký prúd môže spôsobiť, že zdroj bude nepoužiteľný, ako aj zariadenia, zariadenia a vodiče zahrnuté v obvode. Len pri niektorých špeciálnych generátoroch, ako sú zváracie generátory, skrat nie je nebezpečný a je to prevádzkový režim.
V elektrickom obvode prúd vždy tečie z bodov v obvode, ktoré majú vyšší potenciál, do bodov, ktoré majú nižší potenciál. Ak je ktorýkoľvek bod obvodu spojený so zemou, potom sa jeho potenciál považuje za nulový. V tomto prípade sa potenciály všetkých ostatných bodov v obvode budú rovnať napätiam pôsobiacim medzi týmito bodmi a zemou.
Keď sa priblížite k uzemnenému bodu, potenciály rôznych bodov v obvode klesajú, to znamená napätie pôsobiace medzi týmito bodmi a zemou. Z tohto dôvodu sa budiace vinutia trakčných motorov a pomocných strojov, kde môže dôjsť k veľkým prepätiam pri náhlych zmenách prúdu, snažte zaradiť do silového obvodu bližšie k „zeme“ (za vinutím kotvy).
V tomto prípade bude na izoláciu týchto vinutí pôsobiť nižšie napätie, ako keby boli pripojené bližšie k trolejovému vedenia jednosmerných elektrických rušňov alebo k neuzemnenému pólu usmerňovacej inštalácie striedavých elektrických rušňov (t.j. boli by vo vyššej potenciál). Rovnako tak body elektrického obvodu, ktoré majú vyšší potenciál, sú nebezpečnejšie pre osobu, ktorá je v kontakte so živými časťami elektrických inštalácií. Zároveň spadá pod vyššie napätie voči zemi.
Je potrebné poznamenať, že keď je bod v elektrickom obvode uzemnený, distribúcia prúdov v ňom sa nemení, pretože nevytvára nové vetvy, ktorými môžu prúdy pretekať.Ak uzemníte dva (alebo viac) bodov na obvode, ktoré majú rôzne potenciály, potom sa cez zem vytvorí ďalšia vodivá vetva (alebo vetvy) a zmení sa rozdelenie prúdu v obvode.
Preto porušením alebo poškodením izolácie elektroinštalácie, ktorej jeden z bodov je uzemnený, vzniká obvod, ktorým preteká prúd, ktorý je vlastne skratovým prúdom. To isté sa deje s neuzemnenou elektrickou inštaláciou, keď sú uzemnené dva body inštalácie. Pri prerušení elektrického obvodu sú všetky jeho body až do bodu prerušenia na rovnakom potenciáli.