2020-01-15
639
Элементы электрической цепи делятся на активные и пассивные.
Все источники электрической энергии являются активными элементами и характеризуются основным параметром ЭДС (Е), а также внутренним сопротивлением (R ВН или R 0).
Приемники электрической энергии могут быть как пассивными, так и активными. Пассивными называют приемники, в которых не возникает ЭДС.
Свойство пассивных элементов электрической цепи преобразовывать электрическую энергию в другие виды энергии (в том числе в тепловую энергию, энергию магнитного и электрического полей) характеризуется различными параметрами элементов. Основными такими параметрами являются: сопротивление, индуктивность и емкость.
Таблица 1.1
| Название величины | Обозначение величины | Название единицы измерения | Обозначение единицы измерения | |||
| русское | между-народн. | |||||
| ЭДС | Е - постоянная е - переменная | вольт | В | V | ||
| Напряжение | U - постоянное u - переменное | вольт | В | V | ||
| Ток | І - постоянный i - переменный | ампер | А | A | ||
| Сопротивление | R - активное Z - полное X - реактивное | ом | Ом | W | ||
| Проводимость | G - активная Y - полная B - реактивная | сименс | См | S | ||
| Индуктивность | L | генри | Гн | H | ||
| Ёмкость | С | фарад | Ф | F | ||
| Энергия, работа | W | джоуль | Дж | J | ||
| Мощность
| Р - активная | ватт | Вт | W | ||
| S - полная | вольт-ампер | ВА | VA, W | |||
| Q - реактивная | вар | вар | var | |||
Сопротивление (R) характеризует свойство элемента необратимо преобразовывать электроэнергию в другие виды энергии (например, в тепловую в нагревательных устройствах). Значение сопротивления определяется законом Ома: оно равняется отношению постоянного напряжения на пассивном участке электрической цепи к постоянному току в нем (R=U/I).
Индуктивность (L) характеризует свойство элемента цепи (например, катушки индуктивности) под действием тока в нем создавать собственное магнитное поле. Значение индуктивности равняется отношению потокосцепления самоиндукции элемента электрической цепи к току в нем 
.
Энергия, которая запасена в магнитном поле катушки, равняется W=Li2/ 2 (где i - мгновенное значение переменного тока) и остается неизменной при постоянном токе. Поэтому энергия источника превращается в энергию магнитного поля (или наоборот) лишь при изменении тока. Следовательно, при постоянном токе индуктивность элемента цепи не влияет на ее состояние.
Емкость (С) характеризует свойство элемента цепи (например, конденсатора) накапливать электрические заряды и создавать электрическое поле. Этот параметр представляется коэффициентом пропорциональности между напряжением U и зарядом Q элемента электрической цепи Q=CU. Следовательно: C= Q / U. Емкость элемента цепи влияет на её состояние только при переменном напряжении.
|
|
|
Идеальные элементы
При работе источника ЭДС в нем (источнике) возникают потери энергии, которые характеризуются параметром R ВН (или R ВТ, R 0) - внутренним сопротивлением источника. Но при номинальном режиме в большинстве случаев считают, что источник характеризуется одним параметром. Это же можно отнести и к приемникам электрической энергии. Любое электротехническое устройство имеет целый ряд параметров. Однако элементы, которые широко применяются в электрических цепях, такие как резистор ( предназначенный для использования его электрического сопротивления), катушка индуктивности (предназначенная для применения ее индуктивности) и конденсатор ( предназначенный для использования его емкости), при номинальных режимах работы могут характеризоваться только одним параметром.
Элементы цепи, свойства которых описываются одним параметром, называются идеальными. Идеальный резистивный элемент имеет только сопротивление R, идеальный индуктивный элемент - индуктивность L, идеальный емкостной элемент - емкость C, идеальный источник электроэнергии - ЭДС E. Их условные обозначения приведены на рис. 1.1.
Поскольку напряжение на полюсах идеального источника электроэнергии численно равняется ЭДС Е, часто источник электроэнергии изображают в виде двух полюсов с напряжением (рис.1.2), при этом направление напряжения (стрелки) противоположно направлению ЭДС.
В формате А4 идеальные элементы обозначаются следующим образом:
- идеальный резистивный элемент изображается прямоугольником с размерами 10 ´ 4 мм;
- идеальный индуктивный элемент - тремя полуокружностями радиусом 1,5…4 мм;
- идеальный емкостной элемент - двумя параллельными линиями основной толщины длиной 8…10 мм, расположенными на расстоянии 1…1,5 мм;
- идеальный источник электроэнергии - окружностью диаметром 10 мм, внутри которой стрелка с указанием направления ЭДС.
Для изображения идеальных элементов на схемах при черчении существуют специальные трафареты.
Электрические схемы
Схема - графическое изображение электрической цепи. Чаще всего используются три вида схем: монтажная, принципиальная и схема замещения.
На монтажных схемах изображают рисунок (эскиз) элементов цепи и соединительные провода. В большинстве случаев монтажными схемами пользуются при изготовлении, монтаже и ремонте электрических устройств и цепей.
На принципиальных схемах показывают условные графические изображения элементов и их соединения. Ими пользуются при изучении, монтаже и ремонте электрических устройств и цепей.
Схема замещения - это расчетная модель электрической цепи, в которой реальные элементы заменяются расчетными моделями (идеальными элементами). При этом из схемы исключаются все вспомогательные элементы, которые не влияют на результаты расчета. Схемы замещения используются при расчете электрических цепей.
