מצבי פעולה של המעגל החשמלי

עבור מעגל חשמלי, המצבים האופייניים ביותר הם מצבי עומס, ללא עומס וקצר.

מצב טעינה... שקול את פעולתו של מעגל חשמלי כאשר הוא מחובר למקור של כל מקלט בעל התנגדות R (נגד, מנורה חשמלית וכו').

מבוסס חוק אוהם נ.ס. וכו ' ג. המקור שווה לסכום המתחים IR של הקטע החיצוני של המעגל ו-IR0 של התנגדות פנימית של המקור:

בהתחשב בכך שהמתח Ui ובמסופי המקור שווה למפל המתח IR במעגל החיצוני, אנו מקבלים:

נוסחה זו מראה כי NS. וכו ' ג.המקור גדול מהמתח על המסופים שלו בערך מפל המתח בתוך המקור... מפל המתח IR0 בתוך המקור תלוי בזרם במעגל I (זרם עומס), שנקבע ע"י התנגדות R של המקלט. ככל שזרם העומס גבוה יותר, מתח מסוף המקור נמוך יותר:

ירידת המתח על פני המקור תלויה גם בהתנגדות הפנימית R0.התלות של המתח Ui בזרם I מתוארת על ידי קו ישר (איור 1). תלות זו נקראת המאפיין החיצוני של המקור.

דוגמה 1. קבע את המתח על פני מסופי הגנרטור בזרם עומס של 1200 A אם ה. וכו ' s. הוא 640 V וההתנגדות הפנימית היא 0.1 אוהם.

תשובה. נפילת מתח על פני ההתנגדות הפנימית של הגנרטור

מתח מסוף הגנרטור

מכל מצבי העומס האפשריים, הנומינלי הוא החשוב ביותר. נומינלי הוא אופן הפעולה שנקבע על ידי היצרן עבור מכשיר חשמלי זה בהתאם לדרישות הטכניות עבורו. הוא מאופיין במתח נומינלי, זרם (נקודה H באיור 1) והספק. ערכים אלה מצוינים בדרך כלל בדרכון של מכשיר זה.

איכות הבידוד החשמלי של מתקנים חשמליים תלויה במתח הנקוב ובזרם הנקוב - טמפרטורת החימום שלהם, הקובע את שטח החתך של החוטים, ההתנגדות התרמית של הבידוד המיושם וקצב הקירור של המתקן. אם חריגה מהזרם הנקוב במשך זמן רב, זה עלול לגרום נזק להתקנה.

אורז. 1. מאפיינים חיצוניים של המקור

מצב המתנה... במצב זה, המעגל החשמלי המחובר למקור פתוח, כלומר אין מעגל בזרם. במקרה זה, מפל המתח הפנימי IR0 יהיה אפס

לכן, במצב סרק, המתח במסופים של מקור האנרגיה החשמלית שווה ל-e שלו. וכו ' (נקודה X באיור 1). ניתן להשתמש בנסיבות אלו כדי למדוד את ה. וכו ' v. מקורות חשמל.

מצב קצר חשמלי. קצר חשמלי (קצר חשמלי) מצב פעולה כזה של המקור נקרא כאשר המסופים שלו סגורים על ידי חוט שהתנגדותו יכולה להיחשב שווה לאפס. למעשה ג. ח' מתרחשת כאשר החוטים המחברים את המקור למקלט מחוברים יחד, שכן לחוטים אלו לרוב יש התנגדות זניחה וניתן לקחת אותם כאפס.

קצר חשמלי עלול להיווצר כתוצאה מפעולות לא נאותות של צוות המטפל במתקני חשמל או אם ניזוק בידוד החוטים. במקרה האחרון, ניתן לחבר את החוטים הללו דרך האדמה, בעלת התנגדות נמוכה מאוד, או דרך חלקי המתכת שמסביב (בתי מכונות חשמליות ומכשור, אלמנטים של גוף הקטר וכו').

זרם קצר חשמלי

בשל העובדה שההתנגדות הפנימית של המקור R0 היא בדרך כלל קטנה מאוד, הזרם הזורם דרכו גדל לערכים גדולים מאוד. המתח בנקודת הקצר הופך לאפס (נקודה K באיור 1), כלומר, אנרגיה חשמלית לא תזרום לקטע של המעגל החשמלי שנמצא מאחורי מיקום הקצר.

דוגמה 2. קבע את זרם הקצר של הגנרטור אם ה-e שלו. וכו ' עם שווה ל-640 וולט והתנגדות פנימית של 0.1 אוהם.

תשובה.

לפי הנוסחה

קצר חשמלי הוא מצב חירום, מכיוון שהזרם הגדול שנוצר יכול להפוך את המקור לבלתי שמיש, כמו גם את המכשירים, ההתקנים והחוטים הכלולים במעגל. רק עבור חלק מהגנרטורים המיוחדים, כמו גנרטורים לריתוך, קצר חשמלי אינו מסוכן ומהווה מצב פעולה.

במעגל חשמלי, זרם זורם תמיד מנקודות במעגל שנמצאות בפוטנציאל גבוה יותר לנקודות בפוטנציאל נמוך יותר. אם נקודה כלשהי במעגל מחוברת לאדמה, הפוטנציאל שלה נלקח כאפס. במקרה זה, הפוטנציאלים של כל שאר הנקודות במעגל יהיו שווים למתחים הפועלים בין נקודות אלו לאדמה.

ככל שמתקרבים לנקודה מקורקעת, הפוטנציאלים של נקודות שונות במעגל יורדים, כלומר, המתחים הפועלים בין הנקודות הללו לאדמה. מסיבה זו, פיתולי העירור של מנועי מתיחה ומכונות עזר, שבהן מתחי יתר גדולים יכולים להתרחש עם שינויים פתאומיים בזרם, מנסים להיכלל במעגל הכוח הקרוב יותר ל"אדמה" (מאחורי פיתול האבזור).

במקרה זה, מתח נמוך יותר יפעל על הבידוד של הפיתולים הללו מאשר אם הם היו מחוברים קרוב יותר לצינור של קטרים ​​חשמליים בזרם ישר או לקוטב הבלתי מוארק של התקנת המיישר של קטרים ​​חשמליים בזרם חילופין (כלומר הם יהיו גבוהים יותר פוטנציאל). באותו אופן, נקודות המעגל החשמלי, בעלות פוטנציאל גבוה יותר, מסוכנות יותר לאדם שנמצא במגע עם חלקים חיים של מתקנים חשמליים. במקביל, הוא נופל תחת מתח גבוה יותר ביחס לאדמה.

יש לציין שכאשר נקודה במעגל חשמלי מקורקעת, התפלגות הזרמים בה אינה משתנה, שכן אין בכך יצירת ענפים חדשים שדרכם יכולים לזרום זרמים.אם אתה הארקת שתי (או יותר) נקודות במעגל בעלות פוטנציאל שונה, אז נוצר ענף (או ענפים) מוליך נוסף דרך האדמה וחלוקת הזרם במעגל משתנה.

לכן, פגיעה או פגיעה בבידוד של מתקן חשמלי, שאחת מנקודותיו מקורקעת, יוצרת מעגל שדרכו זורם זרם שהוא למעשה זרם קצר. אותו הדבר קורה עם מתקן חשמלי לא מוארק, כאשר שתי נקודות של המתקן מוארקות. כאשר מעגל חשמלי נשבר, כל הנקודות שלו עד לנקודת ההפרעה נמצאות באותו פוטנציאל.