Пучков Л.В. Прикладная электротехника - файл n19.htm

Пучков Л.В. Прикладная электротехника
скачать (118.7 kb.)
Доступные файлы (22):
n1.htm8kb.02.07.2007 11:02скачать
n2.htm21kb.02.07.2007 11:02скачать
n3.htm8kb.02.07.2007 11:02скачать
n4.htm24kb.02.07.2007 11:02скачать
n5.htm22kb.02.07.2007 11:02скачать
n6.htm50kb.02.07.2007 11:02скачать
n7.htm7kb.02.07.2007 11:02скачать
n8.htm11kb.02.07.2007 11:02скачать
n9.htm6kb.02.07.2007 11:02скачать
n10.htm18kb.02.07.2007 11:02скачать
n11.htm29kb.02.07.2007 11:02скачать
n12.htm41kb.02.07.2007 11:02скачать
n13.htm5kb.02.07.2007 11:02скачать
n14.htm9kb.02.07.2007 11:02скачать
n15.htm24kb.02.07.2007 11:02скачать
n16.htm10kb.02.07.2007 11:02скачать
n17.htm4kb.02.07.2007 11:02скачать
n18.htm10kb.02.07.2007 11:02скачать
n19.htm10kb.02.07.2007 11:02скачать
n20.htm29kb.02.07.2007 11:02скачать
n21.htm8kb.02.07.2007 11:02скачать
n22.htm19kb.02.07.2007 11:02скачать

n19.htm

 Раздел 6. Соединение проводников. Законы Кирхгофа.



Для создания электроустановок требуются проводники различной длины и разных поперечных сечений. Поскольку "по месту" изготавливать каждый раз проводники нужной длины и нужного сечения нецелесообразно, используются выпускаемые заводами провода и жесткая ошиновка стандартных длин и сечений. Если не хватает стандартной длины, проводники соединяют последовательно; если не хватает поперечного сечения - параллельно. Проводники соединяются по различным схемам не только из-за нехватки длины или сечения, но ( и это главное) из-за технологических соображений, то есть для того, чтобы электроустановка работала так, как было задумано при ее создании. Например, отдельные банки собираются в аккумуляторную батарею по последовательной схеме, чтобы обеспечить необходимое напряжение на шинах оперативного постоянного тока; силовые трансформаторы включаются параллельно для обеспечения резерва и повышения экономичности работы и т.д.

Для персонала, занятого обслуживанием действующих установок, вопросы выбора сечений и размеров проводов для подключения оборудования - вещь исключительно редкая (при грамотно организованной эксплуатации). В то же время изменение оперативного состояния оборудования (включение - отключение и изменение нагрузок источников и потребителей энергии, изменение конфигурации сети и т.д.) - вещь обыденная. При этом очень важно, чтобы ток, проходящий через любой элемент электроустановки, не превышал допустимый.

Конечно, сразу же возникают вопросы: допустимый для чего, при каких условиях, в течение какого времени и т.д. Действительно, численные значения тока сильно зависят от материала проводника, способа его прокладки, условий охлаждения и продолжительности протекания тока.

Ясно, что различным комбинациям этих влияющих факторов будут соответствовать разные численные значения допустимого тока для одного и того же проводника. Запомнить их все невозможно, но ориентироваться в порядке величин для вверенной Вам части электроустановки необходимо.

При любых переключениях Вы перераспределяете потоки энергии. Чтобы избежать нежелательных последствий, Вы должны предвидеть ожидаемый результат Ваших действий.

По большому счету возможны всего два варианта подключения проводников - последовательное и параллельное. Сколько угодно бесчисленное множество вариантов для любой электроустановки является их комбинацией. Экспериментируя с электрическими цепями различной сложности, немецкий физик - Густав Роберт Кирхгоф (1824-1887) сформулировал два закона, названных впоследствии его именем.

Оба закона чрезвычайно просты.

Первый закон Кирхгофа: Алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю.

Может быть, это несколько сухая формулировка, хотя смысл ее очень простой. Узлом называется точка (место) соединения нескольких проводников. Слово "алгебраическая" означает, что каждое слагаемое берется со своим знаком. Например, раз и навсегда условились считать все притекающие к сборным шинам станции токи положительными (прибавка, плюс), а оттекающими - отрицательными (убыль, минус).

Таким образом, первый закон Кирхгофа говорит только о том, что, сколько электрических зарядов притекает к узлу в единицу времени, столько и оттекает в то же самое время.

Иными словами, поток зарядов в узле не может накапливаться. Гидравлическая аналогия: если сливаются две реки, суммарный сток равен стоку обеих рек...

Раньше мы знакомились с формулой закона Ома - I = U/R. Ее иногда называют законом Ома для внешнего (по отношению к генератору) участка цепи, имея в виду, что в ней учитывается только внешнее сопротивление цепи.

Но ведь генератор, какой бы он ни был - электрическая машина, аккумулятор или гальванический элемент - обладает внутренним сопротивлением r. Поскольку в любом сечении замкнутой электрической цепи протекает один и тот же ток, через внутреннее сопротивление генератора (r) так же протекает ток I и создает на нем падение напряжения D U= I*r. Следовательно, в наиболее полном виде формула закона Ома будет выглядеть так:

I = (U+D U)/(R+r) = E/ (R + r).

Это уравнение называют законом Ома для всей (полной) цепи. Величину Е называют электродвижущей силой - ЭДС. Таким образом, ЭДС - это напряжение на зажимах генератора, замкнутого на внешнюю электрическую цепь, плюс падение напряжения на внутреннем сопротивлении генератора. Естественно, если тока в цепи нет (цепь разорвана), нет и падения напряжения на внутреннем сопротивлении генератора. В данном случае вольтметр, подключенный на зажимах генератора, будет показывать его ЭДС.

В общем случае электрическая цепь может содержать несколько источников ЭДС (генераторов) и несколько нагрузок.

Второй закон Кирхгофа: алгебраическая сумма ЭДС, действующих в любом контуре электрической цепи, равна сумме падений напряжений на элементах этого же контура.

Контуром называется замкнутая последовательная цепь, выделенная из электрической цепи любой конфигурации и любой сложности.

Таким образом, второй закон Кирхгофа говорит о том, что электрические заряды могут "падать" только с той "электрической высоты", на которую они были подняты. Или методом гидравлических аналогий для разветвленной сети - напор (подъем) насоса (насосов) будет в точности равен сумме падений давления на потребителях и трубопроводах по любой параллельной ветви от напора до всаса насоса.

РЕЗЮМЕ.

Трудно сказать, какие из законов важнее в практической деятельности - закон Ома или законы Кирхгофа. Все зависит от решаемой задачи. Иногда для достижения правильного результата вполне достаточно простой формулировки закона Ома, в иных же случаях (в частности, при расчетах разветвленных цепей) приходится использовать законы Кирхгофа, которые хотя и формулируются очень просто, но, конечно, сложнее в использовании. Во всяком случае, авторы надеются, что приведенный материал по законам Кирхгофа окажется для Вас полезным.



© 1999 Л.В. Пучков, Редакция 2000 А.Н.Бугаев.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации