Реактивные элементы электрической цепи: Элементы электрических цепей (Лекция N 1)

Элементы электрической цепи

Активными элементами являются источники электрической энергии. Они подразделяются на источники напряжения – условное обозначение на рисунке.

Пассивные элементы – элементы, которые не являются источниками электрической энергии. Они делятся на диссипативные и реактивные.

Диссипативные элементы – элементы, осуществляющие диссипацию (dissipatiоn – рассеивание) электрической энергии. Элементы с такими свойствами осуществляют преобразование электрической энергии в тепловую. Такими элементами являются резисторы. Они характеризуются электрическим сопротивлением, которое измеряется в омах (Ом). Их условное обозначение показано на рис. 1.2.

Реактивные элементы – элементы, способные накапливать электрическую энергию и отдавать ее либо источнику, от которого эта энергия была получена, либо передавать другому элементу. В любом случае этот элемент не превращает электрическую энергию в тепловую. Такими элементами являются катушка индуктивности и конденсатор. На рис. 1.3 показано условное обозначение этих реактивных элементов.

Электрической цепью называется такое соединение электрических элементов, при котором под воздействием источника электрической энергии в элементах протекает электрический ток.

Узел – точка соединения трех и более элементов.

Ветвь – участок цепи, содержащий хотя бы один элемент и находящийся между двумя ближайшими узлами.

Контур – замкнутая часть электрической цепи.

Перемычка – это электрический проводник с нулевым сопротивлением, подсоединенный своими концами к различным двум точкам схемы.

Классификация электрической цепи

осуществляется по следующим признакам:

– наличие или отсутствие в цепи источника электрической энергии;

– наличие или отсутствие в цепи диссипативных элементов;

– в зависимости от характера вольтамперных характеристик электрических элементов;

– в зависимости от количества выводов электрической цепи.

Пассивной цепью называется цепь, не содержащая источника электрической энергии. В такой цепи присутствуют только диссипативные и реактивные элементы.

Активной цепью называется цепь, содержащая хотя бы один источник электрической энергии. К активным цепям относятся цепи, содержащие и усилительные элементы – транзисторы и электронные лампы, т. к. в их схемы замещения входят источники электрической энергии.

Все пассивные и активные цепи, в свою очередь, подразделяются на реактивные и диссипативные.

Реактивной цепью называется цепь, содержащая только реактивные элементы. В таких цепях нет диссипативных элементов, а реактивные элементы считают идеальными.

Диссипативной цепью называется цепь, содержащая хотя бы один диссипативный элемент. Это может быть резистор или реальный реактивный элемент. Очевидно, что в действительности все цепи диссипативные. Однако часто диссипативные составляющие в реактивных элементах очень малы и ими можно пренебрегать. Тем не менее, необходимо каждый раз это оценивать и оговаривать.

Наконец, все названные типы цепей в зависимости от вида вольтамперных характеристик элементов подразделяются на линейные и нелинейные.

Линейной электрической цепью называется цепь, содержащая только элементы с линейной вольтамперной характеристикой.

Нелинейной электрической цепью называется цепь, содержащая хотя бы один элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой.

Элементы электрической цепи, их свойства, параметры, уравнения токов и напряжений. Двухполюсники.

Электрическая цепь (гальваническая цепь) —

совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение. Изображение электрической цепи с помощью условных знаков называют электрической схемой.
Неразветвленные и разветвленные электрические цепи

Электрические цепи подразделяют на неразветвленные и разветвленные. В неразветвленной цепи (рис.1 )во всех ее элементах течет один и тот же ток. Простейшая разветвленная цепь (рис. 2) , в ней имеются три ветви и два узла. В каждой ветви течет свой ток. Ветвь можно определить как участок цепи, образованный последовательно соединенными элементами (через которые течет одинаковый ток) и заключенный между двумя узлами. В свою очередь узел есть точка цепи, в которой сходятся не менее трех ветвей. Если в месте пересечения двух линий на электрической схеме поставлена точка то в этом месте есть электрическое соединение двух линий, в противном случае его нет. Узел, в котором сходятся две ветви, одна из которых является продолжением другой, называют устранимым или вырожденным узлом.

Рис. 1 Рис. 2

Цепи, содержащие только линейные элементы, называются линейными. Наличие в схеме хотя бы одного нелинейного элемента относит ее к классу нелинейных.

Элементы электрических цепей.

Активными элементами являются источники электрической энергии. Они подразделяются на источники напряжения – условное обозначение на рисунке. Активной цепью называется цепь, содержащая хотя бы один источник электрической энергии. К активным цепям относятся цепи, содержащие и усилительные элементы – транзисторы и электронные лампы, т. к. в их схемы замещения входят источники электрической энергии. Все пассивные и активные цепи, в свою очередь, подразделяются на реактивные и диссипативные.


Пассивные элементы – элементы, которые не являются источниками электрической энергии. Они делятся на диссипативные и реактивные.

Пассивной цепью называется цепь, не содержащая источника электрической энергии. В такой цепи присутствуют только диссипативные и реактивные элементы.

Реактивные элементы – элементы, способные накапливать электрическую энергию и отдавать ее либо источнику, от которого эта энергия была получена, либо передавать другому элементу. В любом случае этот элемент не превращает электрическую энергию в тепловую. Такими элементами являются катушка индуктивности и конденсатор. Реактивной цепью называется цепь, содержащая только реактивные элементы. В таких цепях нет диссипативных элементов, а реактивные элементы считают идеальными.
Электрической цепью называется такое соединение электрических элементов, при котором под воздействием источника электрической энергии в элементах протекает электрический ток.


Узел – точка соединения трех и более элементов.

Ветвь – участок цепи, содержащий хотя бы один элемент и находящийся между двумя ближайшими узлами.

Контур – замкнутая часть электрической цепи.

Перемычка – это электрический проводник с нулевым сопротивлением, подсоединенный своими концами к различным двум точкам схемы.

Классификация электрической цепи осуществляется по следующим признакам:

– наличие или отсутствие в цепи источника электрической энергии;

– наличие или отсутствие в цепи диссипативных элементов;

– в зависимости от характера вольтамперных характеристик электрических элементов;

– в зависимости от количества выводов электрической цепи.

Диссипативной цепью называется цепь, содержащая хотя бы один диссипативный элемент. Это может быть резистор или реальный реактивный элемент. Очевидно, что в действительности все цепи диссипативные. Однако часто диссипативные составляющие в реактивных элементах очень малы и ими можно пренебрегать. Тем не менее, необходимо каждый раз это оценивать и оговаривать.

Наконец, все названные типы цепей в зависимости от вида вольтамперных характеристик элементов подразделяются на линейные и нелинейные. Линейной электрической цепьюназывается цепь, содержащая только элементы с линейной вольтамперной характеристикой.

Нелинейной электрической цепью называется цепь, содержащая хотя бы один элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой.

пассивные элементы цепи

Презентация лекции на тему "Активные и реактивные элементы в цепи переменного тока"

Инфоурок › Технология ›Презентации›Презентация лекции на тему "Активные и реактивные элементы в цепи переменного тока" Активные и реактивные элементы в цепи переменного тока

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд Активные и реактивные элементы в цепи переменного тока
Описание слайда:

Активные и реактивные элементы в цепи переменного тока

2 слайд ПОЛУЧЕНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК – изменяется во времени по величине Описание слайда:

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК – изменяется во времени по величине и направлению

3 слайд АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Описание слайда:

АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

4 слайд АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Описание слайда:

АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

5 слайд АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Описание слайда:

АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

6 слайд ЕМКОСТЬ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Описание слайда:

ЕМКОСТЬ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

7 слайд ЕМКОСТЬ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Описание слайда: 8 слайд ИНДУКТИВНОСТЬ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Описание слайда:

ИНДУКТИВНОСТЬ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

9 слайд ИНДУКТИВНОСТЬ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Описание слайда: 10 слайд ВЫВОДЫ в цепи с активным 	сопротивлением ток 	совпадает по фазе с 	напряжение Описание слайда:

ВЫВОДЫ в цепи с активным сопротивлением ток совпадает по фазе с напряжением; в цепи с емкостью ток опережает напряжение на четверть периода; в цепи с индуктивностью ток отстает от напряжения на четверть периода

11 слайд тесты 1. Каким сопротивлением обладает цепь, векторная диаграмма тока и напря Описание слайда:

тесты 1. Каким сопротивлением обладает цепь, векторная диаграмма тока и напряжения ко торой представлена на рисунке? 1-емкостное 2-активное 3-индуктивное

12 слайд тесты 2. Укажите зависимость между амплитудой и действующим значением тока? 1 Описание слайда:

тесты 2. Укажите зависимость между амплитудой и действующим значением тока? 1- 2- 3-

13 слайд тесты 3. Какое из перечисленных утверждений верно? 1-в цепи с активным сопрот Описание слайда:

тесты 3. Какое из перечисленных утверждений верно? 1-в цепи с активным сопротивлением ток опережает напряжение на четверть периода; 2 - в цепи с емкостью ток совпадает по фазе с напряжением; 3 - в цепи с индуктивностью ток отстает от напряжения на четверть периода

14 слайд тесты 4. В цепи с емкостью ток опережает напряжение на 90°? 1 – Неверно - нав Описание слайда:

тесты 4. В цепи с емкостью ток опережает напряжение на 90°? 1 – Неверно - наверное 3 - верно

15 слайд тесты 5. Что происходит с периодом при увеличении частоты сети в два раза? 1 Описание слайда:

тесты 5. Что происходит с периодом при увеличении частоты сети в два раза? 1 – увеличивается в два раза - уменьшается в два раза 3 - не зависит от частоты

16 слайд тесты 6. При увеличении емкости конденсатора его сопротивление увеличивается? Описание слайда:

тесты 6. При увеличении емкости конденсатора его сопротивление увеличивается? 1 – да - уменьшается 3 - не изменяется

17 слайд тесты 7. Как изменится сопротивление катушки при увеличении индуктивности? 1 Описание слайда:

тесты 7. Как изменится сопротивление катушки при увеличении индуктивности? 1 – увеличится - уменьшится 3 - останется неизменным

18 слайд тесты 8. Волновая диаграмма цепи с емкостью имеет вид? 1 – 3 - - 	 	 Описание слайда:

тесты 8. Волновая диаграмма цепи с емкостью имеет вид? 1 – 3 - -

19 слайд тесты 9. Какой элемент не является источником реактивной мощности ? 1 – катуш Описание слайда:

тесты 9. Какой элемент не является источником реактивной мощности ? 1 – катушка 2 - конденсатор 3 - резистор

20 слайд тесты 10. Назовите единицу измерения реактивного сопротивления? 1 – Ом 2 - Ф Описание слайда:

тесты 10. Назовите единицу измерения реактивного сопротивления? 1 – Ом 2 - Ф 3 - Гн

21 слайд тесты 	 	 Описание слайда:

тесты

22 слайд Результаты тестов 	 	 1	2	3	4	5	6	7	8	9	10 2	1	3	3	1	2	1	2	3	1 Описание слайда:

Результаты тестов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 1 3 3 1 2 1 2 3 1

Результаты тестов 	 	 1	2	3	4	5	6	7	8	9	10 2	1	3	3	1	2	1	2	3	1

Курс профессиональной переподготовки

Учитель, преподаватель технологии

Результаты тестов 	 	 1	2	3	4	5	6	7	8	9	10 2	1	3	3	1	2	1	2	3	1

Курс повышения квалификации

Результаты тестов 	 	 1	2	3	4	5	6	7	8	9	10 2	1	3	3	1	2	1	2	3	1

Курс повышения квалификации

Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

Выберите категорию: Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВнеурочная деятельностьВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедия, ДефектологияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРодная литератураРодной языкРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое

Выберите класс: Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс

Выберите учебник: Все учебники

Выберите тему: Все темы

также Вы можете выбрать тип материала:

loading

Общая информация

Номер материала: ДБ-200697

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

только реактивные элементы — Студопедия

Анализ частотных свойств сложных электрических цепей с большим количеством реактивных элементов в общем случае представляет собой задачу, разрешимую только с использованием ЭВМ. Однако для качественного описания их свойств во многих практически важных случаях достаточно найти характеристики аналогичных цепей, состоящих только из реактивных элементов. Рассмотрим некоторые частные случаи таких цепей.

1. Полное сопротивление цепи является чисто реактивным и равно

Характерными точками зависимости являются

, ; , ; , .

Обратим внимание на то, что эта характеристика имеет один полюс и два нуля, один из которых соответствует бесконечно большой частоте.

2. К цепи, рассмотренной выше, добавлен еще один элемент - катушка индуктивности . Реактивное сопротивление цепи равно

Наиболее существенное изменение вида частотной характеристики по сравнению с предыдущим вариантом заключается в том, что при . Необходимое следствие этого обстоятельства - появление еще одного нуля функции при .

3. Добавим к цепи еще один реактивный элемент - конденсатор .

Имеем:

Пусть для определенности . Соответствующая частотная характеристика будет иметь два полюса при и и три нуля при , , .

При дальнейшем усложнении цепи, состоящей из реактивных элементов, общий вид частотных характеристик будет сохраняться, меняться будет только количество нулей и полюсов, а также поведение характеристик при и . Строгий анализ подобных характеристик позволяет установить следующие закономерности:


· Частотные характеристики всегда возрастают. Как следствие нули и полюса этой функции чередуются.

· При отсутствии в цепи емкостных контуров и индуктивных сечений общее количество особых точек равно количеству реактивных элементов плюс 1 (включая особые точки при и ).

Исходя из сформулированных принципов, построим частотную характеристику для цепи, схема которой изображена на рис. 10.9.

рис. 10.9

Общее количество реактивных элементов равно 7. Следовательно, общее число нулей и полюсов равно 8. При реактивное сопротивление , т.к. на входе цепи включен конденсатор . Кроме того в цепи имеется цепочка из конденсаторов , , , , поэтому при . Единственно возможная частотная характеристика, удовлетворяющая полученным условиям, представлена на рис. 10.10.

Рис. 10.10.

понятие, характеристики, графическое изображение. Индуктивность и ёмкость в цепи переменного тока — Студопедия

В разделе реактивные выделяют три вида сопротивлений: индуктивное xL и емкостное хс и собственно реактивное. Для индуктивного сопротивления получена формула XL = ωL.[ Ом. ] Величина xL линейно зависит от частоты. Для емкостного сопротивления выше формула XC = 1 / ωC. [Ом]. Величина хс зависит от частоты по обратно-пропорциональному закону. Просто реактивным сопротивлением цепи называют величину X = XL - XC. Рассмотрим цепь, содержащую в себе катушку индуктивности В этом случае подключение катушки к источнику постоянного тока вызвало бы его короткое замыкание, при котором, как известно, сила тока в цепи оказалась бы очень большой, когда катушка присоединена к источнику переменного тока. Короткого замыкания в этом случае не происходит. Это говорит о том. что катушка индуктивности оказывает сопротивление проходящему по ней переменному току. Всякое изменение тока в катушке вызывает появление в ней ЭДС самоиндукции, препятствующей изменению тока. Величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна величине индуктивности катушки и скорости изменения тока в ней. Но так как переменный ток непрерывно изменяется, то непрерывно возникающая в катушке ЭДС самоиндукции создает сопротивление переменному току. Так как в последовательной цепи ток, текущий через емкость, равен току, текущему через индуктивность, то напряжение на индуктивности тем больше напряжения на емкости, чем индуктивное сопротивление больше емкостного и наоборот.==> если при последовательном включении индуктивности и емкости индуктивное сопротивление больше емкостного, то характер общего сопротивления цепи будет индуктивным и наоборот.При включении конденсатора в цепь переменного тока процесс его зарядки длится четверть периода. После достижения амплитудного значения напряжение между обкладками конденсатора уменьшается и конденсатор в течение четверти периода разряжается. В следующую четверть периода конденсатор вновь заряжается, но полярность напряжения на его обкладках изменяется на противоположную и т.д. Процессы зарядки и разрядки конденсатора чередуются с периодом, равным периоду колебаний приложенного переменного напряжения. Как и в цепи постоянного тока, через диэлектрик, разделяющий обкладки конденсатора, электрические заряды не проходят.


Активное и реактивное сопротивления — Студопедия

В электрической цепи переменного тока существует два вида сопротивлений:активное и реактивное. Это является существенным отличием от цепей постоянного тока.

Активное сопротивление

При прохождении тока через элементы, имеющие активное сопротивление, потери выделяющейся мощности необратимы. Примером может служить резистор, выделяющееся на нем тепло, обратно в электрическую энергию не превращается. Кроме резистора активным сопротивлением может обладать линии электропередач, соединительные провода, обмотки трансформатора или электродвигателя.

Отличительной чертой элементов имеющих чисто активное сопротивление – это совпадение по фазе тока и напряжения, поэтому вычислить его можно по формуле

Активное сопротивление зависит от физических параметров проводника, таких как материал, площадь сечения, длина, температура.

Реактивное сопротивление

При прохождении переменного тока через реактивные элементы возникает реактивное сопротивление. Оно обусловлено в первую очередь ёмкостями и индуктивностями.

Индуктивностью в цепи переменного тока обладает катушка индуктивности, причём в идеальном случае, активным сопротивлением её обмотки пренебрегают. Реактивное сопротивление катушки переменному току создаётся благодаря её ЭДС самоиндукции. Причем с ростом частоты тока, сопротивление также растёт.

Реактивное сопротивление катушки зависит от частоты тока и индуктивности катушки


Конденсатор обладает реактивным сопротивлением благодаря своей ёмкости. Его сопротивление с увеличением частоты тока уменьшается, что позволяет его активно использовать в электронике в качестве шунта переменной составляющей тока.

Сопротивление конденсатора можно рассчитать по формуле

Активная мощность

Активная мощность – это величина, которая характеризует процесс преобразования электроэнергии в какой-либо другой вид энергии. Другими словами, электрическая мощность, как бы, показывает скорость потребления электроэнергии. Это та мощность, за которую мы платим деньги, которую считает счетчик.

Активную мощность можно определить по такой формуле:

Реактивная мощность

Если активная мощность – это, непосредственно, та энергия, которую потребляют электроприборы преобразуя ее в другой вид энергии, к примеру, в тепловую энергию или в свет, то реактивная мощность – это, своего рода, невидимый помощник.


Ведь реактивная мощность используется для создания электромагнитных полей, такие вещи, как электродвигатели, к примеру, ее потребляют. Но вообще, реактивная мощность, если можно так сказать, характеризует характер нагрузки . Она может как потребляться, так и генерироваться.

Рассчитать ее можно по формуле:

Полная мощность

Ну, и как я уже говорил выше, полная мощность — это величина, которая включает в себе как активную, так и реактивную составляющие мощности, она обеспечивает потребителей электроэнергии всем необходимым, для их работы и рассчитывается по такой формуле:

 

 

Активные элементы электрической цепи — Студопедия

К активным элементамэлектрической цепи относят источники электрической энергии: источники (генераторы) напряжения или электродвижущей силы и генераторы (источники) тока.

Генератором или источником эдс называют такой идеализированный элемент электрической цепи, напряжение на выводах которого не зависит от величины протекающего через него тока. Считают, что направление эдс совпадает с направлением протекающего тока через генератор, т.е. от более низкого потенциала к более высокому. Напряжение, как известно, направлено наоборот – от высокого потенциала к низкому (рис. 3.6, а):

Идеальный источник эдс должен обладать бесконечно большой мощностью, так как при закорачивании его выводов ток по закону Ома становится бесконечно большим. Поэтому такой генератор в природе реализован быть не может. Всякий реальный источник напряжения обладает внутренним сопротивлением или в другом обозначении , включаемым последовательно с идеальным генератором (рис. 3.6, б). Величину можно найти по закону Ома как отношение эдс к току короткого замыкания. Величина эдс генератора равна напряжению холостого хода , то есть напряжению на разомкнутых выводах генератора.

В случае нагруженного источника эдс (рис. 3.6, в) напряжение на его выводах равно напряжению на нагрузке и может быть рассчитано по формуле

Рис. 3.6. Источник эдс: а) идеальный и б) конечной мощности в режимах холостого хода, в) конечной мощности, нагруженный на внешнюю цепь


Так как обычно значение малó, то напряжение изменяется сравнительно мало при изменении тока от нуля до номинального, указанного в технической характеристике источника эдс.

Свойства источника эдс иногда описывают графически с помощью вольтамперной характеристики, называемой внешней характеристикой, то есть в виде зависимости напряжения на выводах нагруженного источника от величины отбираемого от него (протекающего через него) тока (рис. 3.7).

В пределах от нулевого до номинального тока напряжение на выводах источника эдс уменьшается очень мало и согласно формуле (3.16) практически линейно. При дальнейшем росте тока внешняя характеристика становится нелинейной, что объясняется у одних источников уменьшением эдс, у других – увеличением внутреннего сопротивления, а у третьих – обеими названными причинами.

На внутреннем сопротивлении источника эдс рассеивается мощность

а во внешнюю цепь генератор отдаёт мощность

Элементы электронных схем - Обзор MCAT

Элементы схемы

  • Ток (I = ΔQ / Δt, условные обозначения, единицы)
    • current
    • Ток - это скорость прохождения заряда через поперечное сечение проводника (проволоки).
    • Традиционно направление тока принимается за поток положительных зарядов.
    • Единица измерения тока - кулоны в секунду, Кл / с.
  • Аккумулятор, электродвижущая сила, напряжение
    • Электродвижущая сила (ЭДС) на самом деле не сила, а разность потенциалов с единичным напряжением.
    • Аккумулятор является источником ЭДС.
    • Если аккумулятор не имеет внутреннего сопротивления, то разность потенциалов на аккумуляторе = ЭДС.
    • Если аккумулятор имеет внутреннее сопротивление, то разность потенциалов на аккумуляторе = ЭДС - падение напряжения из-за внутреннего сопротивления.
  • Клеммный потенциал, внутреннее сопротивление аккумулятора
    • internal resistance
    • Потенциал клемм - это напряжение на клеммах аккумулятора.
    • Внутреннее сопротивление батареи похоже на резистор рядом с батареей, подключенной последовательно.
    • Клеммный потенциал = ЭДС - IR внутренний
  • Сопротивление
    • Закон Ома (I = V / R)
    • резисторов последовательно
      • I серия = I 1 = I 2 = I 3
      • Все последовательно включенные резисторы имеют одинаковый ток.
      • V серия = V 1 + V 2 + V 3
      • Падение напряжения между последовательно включенными резисторами разделяется в соответствии с сопротивлением - большее сопротивление, большее падение напряжения (V = IR).
    • резисторов параллельно
      • resistors in parallel
      • В параллельно = В 1 = В 2 = В 3
      • Все резисторы, включенные параллельно, имеют одинаковое напряжение.
      • I параллельно = I 1 + I 2 + I 3
      • Ток между резисторами, включенными параллельно, делится в соответствии с сопротивлением - большее сопротивление, меньший ток (I = V / R).
    • удельное сопротивление (ρ = RA / L)
      • Удельное сопротивление - это величина, обратная проводимости.
      • Большее удельное сопротивление, большее сопротивление материала.
      • Преобразование приведенного выше уравнения для получения R = ρL / A. Чтобы сделать провод с низким сопротивлением, выберите материал с низким удельным сопротивлением, провод должен быть коротким и иметь большой диаметр.
      • Удлинители сделаны очень толстыми, чтобы снизить сопротивление, поэтому они не нагреваются и не вызывают возгорания.
  • Емкость
    • концепция конденсатора с параллельными пластинами
      • capacitor
      • C = Q / V = ​​εA / d
      • Большая емкость создается за счет большего заряда пластин (Q) для данного напряжения (В), большей площади пластины (A) или меньшего расстояния между пластинами (d).
      • V = Ed, где V - напряжение на конденсаторе, E - электрическое поле между конденсаторами, а d - расстояние между пластинами конденсатора.
    • энергия заряженного конденсатора
      • U = Q 2 / 2C = ½QΔV = ½C (ΔV) 2
      • U - потенциальная энергия заряженного конденсатора, Q - накопленный заряд (величина + Q или -Q на одной из пластин), C - емкость.
    • конденсаторы последовательно
      • capacitors in series
      • 1 / C экв. = 1 / C 1 + 1 / C 2 + 1 / C 3
    • конденсаторы параллельно
      • capacitors in parallel
      • C экв. = C 1 + C 2 + C 3
    • диэлектрик
      • Диэлектрик = непроводящий материал.
      • Вставка диэлектрика между пластинами конденсатора увеличивает емкость либо путем увеличения Q (если V постоянное), либо путем уменьшения V (если Q постоянное).
      • В = В 0 / κ
      • С = κC 0
  • Разряд конденсатора через резистор
    • Заряд
      charging capacitor
    • Нагнетание
      discharging capacitor
    • Во время разряда конденсатора конденсатор действует как батарея и управляет током, который со временем уменьшается по мере разряда конденсатора.
  • Теория проводимости
    • На проводимость влияет концентрация электролита:
      • Без электролита, без ионизации, без проводимости.
      • Оптимальная концентрация электролита, наибольшая проводимость за счет наибольшей подвижности ионов.
      • Слишком много электролита, слишком много ионов, меньшая подвижность ионов, меньшая проводимость.
    • На проводимость влияет температура:
      • В металлах проводимость уменьшается с повышением температуры.
      • В полупроводниках проводимость увеличивается с увеличением температуры.
      • При чрезвычайно низких температурах (ниже определенной критической температуры, как правило, на несколько градусов выше абсолютного нуля) некоторые материалы обладают сверхпроводимостью - практически нет сопротивления протеканию тока, в таких условиях ток будет петлять почти вечно.
    • Электропроводность (σ) является обратной величиной удельного сопротивления (ρ).
    • Поместите конденсатор в раствор, раствор будет проводить ток между пластинами конденсатора, поэтому вы можете измерить проводимость раствора с помощью конденсатора.

Цепи

  • Мощность в цепях (P = VI, P = I 2 R)
    • P = IV = I 2 R
    • P - мощность, I - ток, V - напряжение, R - сопротивление.
    • Энергетические компании пытаются сэкономить количество меди, необходимой для линий электропередач, за счет использования более тонких проводов, что делает R довольно высоким.
    • Чтобы свести к минимуму Р, рассеиваемый проводами, они минимизируют I, увеличивая до максимума V. Вот почему линии электропередачи передают электричество под высоким напряжением.

Переменные токи и реактивные цепи

  • Среднеквадратичный ток
    • I среднекв. = I макс / √2 = 0,7 I макс
  • Среднеквадратичное напряжение
    • В действующее значение = В макс. / √2 = 0,7 В макс.
  • В СКЗ = I СКЗ R
  • P ср. = I среднекв. В среднеквадр. = I 2 среднекв. R
.

Создание электрических схем. Идентификация элементов электрических цепей.

Создание электрических схем. Идентификация элементов электрических цепей. Главная & nbsp Назад & nbsp
Эта страница переведена с оригинала с помощью переводчика Google.

Введение.

Чтение и рисование схем является неотъемлемой частью промышленного инженера.Стандарты подготовки схем и графического отображения элементов широко использовались в СССР и других странах. Основой здесь стала единая система конструкторской документации ЕСКД. В этой статье я хочу представить основные принципы и искусство рисования схем. В то же время обращаем ваше внимание, что это не описание стандартов, я хотел бы познакомить с практикой, которая используется при обозначении элементов и выработке качественных концепций.

1.Художественный рисунок электрических схем.

Хорошей стратегии недостаточно. Создавать хорошую схему долго и скучно, потому что всегда нужно помнить, что вы создаете схему для человека, а не просто описывает устройство по определенному стандарту. Большинство схем, которые были созданы ЕСКД, конструкторами и инженерами, просто некрасивы. Так я называю разработку концепт-арта. Мастерски созданная схема значительно упрощает работу с устройством. Поэтому советую перерисовать схему устройства, которое вы обслуживаете время.

    Основа понятий:
  • Схема нужен человек, а не прибор;
  • Должен быть баланс между детализацией и удобочитаемостью;
  • Быть графически выделенным сущностью устройства и значимостью определенных участков;
  • Взгляд на диаграмму должен показать четкий путь его основных функций

2.Де-факто основные типы промышленных электрических цепей.

    Мы использовали два типа представлений электрических цепей:
  • большая схема устройства (на огромном листе), со списками и прочими атрибутами ЕСКД.
  • Альбом схем А4 c много листов (иногда 100 и более страниц)

Первый тип характерен для советского периода и компаний, которые работают по старинке. Такая схема подходит не по всем параметрам.Главное найти большую плоскость, на которой ее можно будет разложить. Через некоторое время она станет совершенно бесполезной, но взять ее копию довольно сложно. Предоставить понятное устройство по такой схеме не представляется возможным. Удивляет настойчивость некоторых крупных предприятий, которые продолжают выпускать подобные схемы. Второй тип более современный и активно применяется, особенно в импортном оборудовании. Недостатком этих схем является то, что процедура просто переворачивает эту схему.Большинство просто рисуют отдельно каждый элемент схемы на отдельном листе, а элементы связи показывают ссылки на страницы и сигналы. Более продвинутые производители изобразили на отдельных листах как минимум цепочку средств промышленной безопасности.

Если вы получили новую машину, советую сразу нарисовать схему блока машины со всеми элементами, это значительно сократит время вывода техники из ступора. Схемы, в которых соблюдается баланс малого и большого (важно и не важно), очень мало, производитель не заморачивался.

3 Правила электрических схем.

    Основные правила изготовления электрических цепей:
  • Разделите функции устройства:
    • Мощность
    • Замки цепные
    • Концевые устройства ввода и передачи сигналов на контроллер
    • Конечные устройства вывода и сигналы к ним от контроллера
    • Критическое электронное устройство
    • Обмен данными с другим оборудованием
  • Хорошо, если получится изобразить эти детали на отдельных листах
  • Схема светофора никогда! должно быть слева направо.То есть устройства ввода-вывода должны быть в левой части схемы, а оконечные устройства вывода - в правой части схемы. (Это относится к каждому отдельному элементу)
  • Электропитание в концепции должно идти сверху вниз! То есть высота схемы соответствует большему потенциалу напряжения. (Это относится к каждому отдельному элементу)
  • Не перегружать цепь, соединяющую провода, основная цель - показать путь входных информационных сигналов при их движении к решателю (или решателю к исполнительным конечным устройствам).Никакие основные сигналы для этой части предпочтительно обозначают ссылки.
  • Невозможно отобразить некоторые элементы схемы для улучшения читабельности, внесение менее значимых элементов на отдельные листы.

Рис.1 Принципиальная схема AON (часть ввода / вывода)

Вот, например, часть схемы AON, вот входные и выходные сигналы и способ их движения. Микропроцессорная часть устройства специально не показана, она находится на отдельном листе.И сигналы микропроцессора показывают из автобуса. В целом покрышка этой схемы и детали микропроцессора связаны, хотя это несколько противоречит ЕСКД, но сразу все понятно, что где и как.

4. Графическое представление подключений.

В электрических схемах существуют различия между разными отраслями в изображении отдельных элементов. В изображении элементов схемы есть традиции.

    Можно выделить традиционные схемы:
  • Схемы аналоговые и цифровые устройства
  • Схема промышленного оборудования
  • Схема электроснабжения и освещения

Дальнейшее описание основано на схемах для аналоговых и цифровых устройств. Планы электрического и промышленного оборудования мы рассматриваем отдельно.

4.1 Разъемы.

Каждая проводная шина должна иметь собственное имя.Все провода в шине с одинаковыми названиями считаются одним проводом.

4.2 Подключение с помощью общих проводов.

Связаны все сигналы от одних и тех же изображений и слов. Используйте эти знаки для облегчения графического изображения. Причем для силовых проводов соблюдается правило: «ток должен течь сверху вниз».

4.3 Специальные маркировочные составы.

Для обозначения свойств соединений используются специальные обозначения.

5. Обозначение элементов электрических цепей.

Каждый элемент электрической цепи обозначается буквенно-цифровым кодом. Вариантов знаков много, здесь цитирую самый распространенный, который соответствует ГОСТ 2.710-81 (СТ СЭВ 6300-88)

    Правила относятся к элементам схемы:
  • Обозначение элемента наносится над его изображением, хотя обозначение допустимо наносить справа от элемента или даже там, где есть свободное место;
  • Элемент Value применяется под элементом изображения или разрешен под именем элемента.
  • Идентичные элементы, подписанные одним и тем же буквенным кодом, но каждый элемент имеет свой индивидуальный серийный номер
  • Нумерация идентичных элементов в схеме идет сверху вниз и слева направо.

Обычно элемент полной номинальной стоимости указывает список, прилагаемый к концепции, но допускает упрощенное применение элемента значения ГОСТ 2.702-75 к электрической цепи:

    для резисторов:
  • От 0 до 999 Ом без указания единиц измерения,
  • От 1 * 10 ^ 3 до 999 * 10 ^ 3 Ом в кОм с обозначением строчной буквы до,
  • От 1 * 10 ^ 6 до 999 * 10 ^ 6 Ом в мегаомах с обозначением заглавной буквой M,
  • Сверху 1 * 10 ^ 9 Ом в Гиго Ом с прописной буквой обозначения G;
    для конденсаторов
  • от 0 до 9999 * 10 ^ -12 F - в пикофарадах без указания единиц измерения
  • От 1 * 10 ^ -8 до 9999 * 10 ^ -6 F в мкФ с обозначением строчными буквами мк.
    Но преобладающая практика маркировки номиналов конденсаторов следующая: Номинал
  • без запятой - пФ (100 - 100 пФ)
  • номинал с запятой - mf (0,1 - 0,1 mf)

В некоторых схемах используется для резисторов (но это не правильно)

Для обозначения типа элемента закодированы заглавными латинскими буквами

Первая буква в обязательном и определяет тип элемента, вторая буква разбивает тип элементов для подмножества.

    А - Устройство (общее обозначение)
    B- Преобразователи неэлектрических размеров в электрические (кроме генераторов и источников питания) или наоборот аналоговые либо многоразрядные преобразователи или датчики для инструкции или измерений
  • BA-спикер
  • BB-магнитострикционный элемент
  • BC-сельсин датчик
  • Детекторы BD-излучения
  • БЭ-сельсин ресивер
  • BF-Phone (капсула)
  • BK-Датчик тепла
  • BL-Фотоэлемент
  • BM-Микрофон
  • Датчик давления BP
  • BQ-пьезо
  • BR-датчик скорости (тахогенератор)
  • BS-Пикап
  • BV-датчик скорости
    -Интегрированные схемы, микро-
  • DA-схема интегрированного аналога
  • DD-Интегральные схемы, цифровые, логический элемент
  • DS-Storage Информация
  • Устройство задержки DT
    Э-элементы разных
  • EK-нагревательный элемент
  • EL-лампа освещения
  • ET-пиропатрон
    F-разрядники, предохранители, защитные устройства
  • FA-дискретный элемент защиты по току мгновенного действия
  • FP-дискретный элемент защиты по токовой инерции
  • FU-предохранитель предохранитель
  • FV-дискретный элемент защиты напряжения разрядника
    G-генераторы, мощность
  • ГБ-аккумулятор
    H-индикаторы и сигнальные устройства
  • HA-устройство сигнализации
  • HG-разрядный светодиод
  • HL-световой сигнализатор
    К-реле, контакторы, пускатели
  • KA-переключатель тока
  • Реле направления КН
  • Реле электротермические КК
  • КМ-контактор, магнитный пускатель
  • KT-реле
  • Реле напряжения кВ
    L-индукторы, дроссели
  • LL-дроссель люминесцентный светильник
    -приборы, измерительное оборудование.Заметка. Комбинация использования полиэтилена не допускается.
  • PA-амперметр
  • ПК-счетчик импульсов
  • PF-Симометр
  • ПИ-счетчик активной энергии
  • Счетчик реактивной энергии ПК
  • ПР-омметр
  • ПС-записывающее устройство
  • ПТ-часы, измеряющие продолжительность
  • PV-вольтметр
  • PW-ваттметр
    Q-переключатели и автоматические выключатели в силовые цепи (блоки питания, силовое оборудование и др.)
  • QF-автоматические выключатели
  • QK-замыкание
  • QS-Разъединитель
    R-резисторы
  • РК-Термистор
  • RP-потенциометр
  • RS-шунт измерительный
  • RU-Варистор
    S-коммутирующие устройства в цепях управления, сигнализации и измерения. Заметка. Обозначение SF применяется для устройств, не имеющих контактов силовых цепей.
  • SA-переключатель или переключатель
  • SB-переключатель кнопочный
  • SF-выключатели
  • SL-переключатели, запускающие уровень
  • SP-переключатели, срабатывающие по давлению
  • SQ-переключатели, запускающие положение (трек)
  • SR-переключатели, срабатывающие по частоте вращения
  • SK-переключатели, срабатывающие по температуре
    Т-Трансформеры, авто
  • TA-CT
  • TS-Стабилизатор электромагнитный
  • Трансформатор напряжения ТВ
    Связь с U-устройством.Преобразователи электрических величин в электрические
  • UB-Модулятор
  • УР-Демодулятор
  • UI-дискриминатор
  • УЗ-преобразователь частоты, инвертор, генератор частоты, выпрямитель
    В - электровакуумные приборы и полупроводники
  • VD-диод, диод
  • Регулятор напряжения VL-unit
  • VT-Транзистор
  • VS-Тиристор
    W-линии и СВЧ компоненты.Антенны
  • WE-муфта
  • WK-замыкание
  • WS-клапан
  • БТ-трансформатор, неоднородность, фазовращатель
  • WU-Att
  • WA-антенна
    X-Links Контакты LI> XA-токоприемник, контактный скользящий
  • XS-гнездо
  • XT-соединение разборное
  • XW-высокочастотный разъем
    Устройства Y-механические с электромагнитным приводом
  • Я-электромагнит
  • YB-тормоз с электромагнитным приводом
  • YC-муфта с электромагнитным приводом
  • YH-Электромагнитный патрон или пластина
    Фильтры Z-терминального устройства.Терминаторы
  • ZL-ограничитель
  • ZQ-кварцевый фильтр

Автор: Electron18 & nbsp & nbsp
www.softelectro.ru & nbsp & nbsp
2009 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp
[email protected]


Назад & nbsp Главная & nbsp .

Электрические цепи

Эта основная идея исследована через:

Противоположные взгляды студентов и ученых

Ежедневный опыт студентов

Two students with several batteries, light globe & connecting wires. Студенты имеют большой опыт использования бытовой техники, в работе которой используются электрические цепи (фонарики, мобильные телефоны, плееры iPod). Скорее всего, у них появилось ощущение, что вам нужно включить аккумулятор или выключатель питания, чтобы все «работало», и что батареи могут «разрядиться».Они склонны думать об электрических цепях как о том, что они называют «током», «энергией», «электричеством» или «напряжением», причем все эти названия они часто используют как синонимы. Это неудивительно, учитывая, что все эти ярлыки часто используются в повседневном языке с неясным значением. Какой бы ярлык ни использовали учащиеся, они, скорее всего, увидят в электрических цепях «поток» и что-то, что «хранится», «расходуется» или и то, и другое. Некоторые повседневные выражения, например о «зарядке батарей», также могут быть источником концептуальной путаницы для студентов.

В частности, учащиеся часто считают, что ток равен напряжению, и думают, что ток может храниться в батарее, и этот ток может быть использован или преобразован в форму энергии, например свет или тепло.

Есть четыре модели, которые обычно используются учениками для объяснения поведения простой схемы, содержащей батарею и лампочку. Они были описаны исследователями как:

В частности, студенты часто считают, что ток равен напряжению, и думают, что ток может храниться в батарее, и этот ток может быть использован или преобразован в форму энергии, например свет. или тепло.

Есть четыре модели, которые обычно используются учениками для объяснения поведения простой схемы, содержащей батарею и лампочку. Они были описаны исследователями как:

Четыре модели простых схем
  • «униполярная модель» - точка зрения, согласно которой на самом деле нужен только один провод между батареей и лампочкой, чтобы в цепи был ток.
Unipolar model of current movement around a circuit
  • «модель сталкивающихся токов» - представление о том, что ток «течет» с обеих клемм батареи и «сталкивается» в лампочке.
Clashing currents model of current movement around a circuit
  • «модель потребляемого тока» - представление о том, что ток «расходуется» по мере «обхода» цепи, поэтому ток, «текущий к» лампочке, больше, чем ток, «уходящий» от нее обратно к лампочке. аккумулятор.
Current consumed model of current movement around a circuit
  • «научная модель» - точка зрения, согласно которой ток одинаков в обоих проводах.
Current is the same in all parts of the circuit

Ежедневный опыт учащихся с электрическими цепями часто приводит к путанице. Учащиеся, которые знают, что вы можете получить удар электрическим током, если дотронетесь до клемм пустой розетки бытового освещения, если выключатель включен, поэтому иногда считают, что в розетке есть ток, независимо от того, касаются ли они ее. (Точно так же они могут полагать, что есть ток в любых проводах, подключенных к батарее или розетке, независимо от того, замкнут ли переключатель.)

Некоторые студенты думают, что пластиковая изоляция проводов, используемых в электрических цепях, содержит и направляет электрический ток так же, как водопроводные трубы удерживают и регулируют поток воды.

Исследования: Осборн (1980), Осборн и Фрейберг (1985), Шипстоун (1985), Шипстоун и Ганстон (1985), Уайт и Ганстон (1980)

Научная точка зрения

Термин «электричество» (например, «химия») ) относится к области науки.

Модели играют важную роль, помогая нам понять то, что мы не можем видеть, и поэтому они особенно полезны при попытке разобраться в электрических цепях.Модели ценятся как за их объяснительную способность, так и за их способность к прогнозированию. Однако у моделей также есть ограничения.

Модель, используемая сегодня учеными для электрических цепей, использует идею о том, что все вещества содержат электрически заряженные частицы (см. Макроскопические свойства в сравнении с микроскопическими). Согласно этой модели, электрические проводники, такие как металлы, содержат заряженные частицы, которые могут относительно легко перемещаться от атома к атому, тогда как в плохих проводниках, изоляторах, таких как керамика, заряженные частицы перемещать гораздо труднее.

В научной модели электрический ток - это общее движение заряженных частиц в одном направлении. Причина этого движения - источник энергии, такой как батарея, который выталкивает заряженные частицы. Заряженные частицы могут двигаться только тогда, когда существует полный проводящий путь (называемый «контуром» или «петлей») от одного вывода батареи к другому.

Простая электрическая цепь может состоять из батареи (или другого источника энергии), лампочки (или другого устройства, использующего энергию) и проводящих проводов, соединяющих две клеммы батареи с двумя концами лампочки.В научной модели такой простой схемы движущиеся заряженные частицы, которые уже присутствуют в проводах и в нити накала лампочки, являются электронами.

Электроны заряжены отрицательно. Батарея отталкивает электроны в цепи от отрицательной клеммы и притягивает их к положительной клемме (см. Электростатика - бесконтактная сила). Любой отдельный электрон перемещается только на небольшое расстояние. (Эти идеи получили дальнейшее развитие в основной идее «Разобраться в напряжении»).Хотя фактическое направление движения электронов - от отрицательного к положительному полюсу батареи, по историческим причинам обычно описывают направление тока как от положительного к отрицательному полюсу (так называемый `` обычный ток ').

Энергия батареи хранится в виде химической энергии (см. Главную идею преобразования энергии). Когда он подключен к полной цепи, электроны перемещаются, и энергия передается от батареи к компонентам цепи.Большая часть энергии передается световому шару (или другому пользователю энергии), где она преобразуется в тепло и свет или какую-либо другую форму энергии (например, звук в iPod). В соединительных проводах очень небольшое количество преобразуется в тепло.

Напряжение батареи говорит нам, сколько энергии она передает компонентам схемы. Это также говорит нам кое-что о том, как сильно батарея толкает электроны в цепи: чем больше напряжение, тем сильнее толчок (см. Используя энергию).

Критические идеи обучения

  • Электрический ток - это общее движение заряженных частиц в одном направлении.
  • Для получения электрического тока необходима непрерывная цепь от одного вывода аккумулятора к другому.
  • Электрический ток в цепи передает энергию от батареи к компонентам цепи. В этом процессе ток не «расходуется».
  • В большинстве схем движущиеся заряженные частицы представляют собой отрицательно заряженные электроны, которые всегда присутствуют в проводах и других компонентах схемы.
  • Батарея выталкивает электроны в цепь.

Исследование: Loughran, Berry & Mulhall (2006)

Количественные подходы к обучению (например, с использованием закона Ома) могут препятствовать развитию концептуального понимания, и их лучше избегать на этом уровне.

Язык, на котором говорят учителя, очень важен. Использование слова «электричество» следует ограничить, поскольку его значение неоднозначно. Говоря о «текущем» токе вместо движения заряженных частиц, можно усилить неверное представление о том, что ток - это то же самое, что и электрический заряд; поскольку «заряд» - это свойство веществ, например масса, лучше относиться к «заряженным частицам», чем к «зарядам».

Current is the same in all parts of the circuit Идея фокусировки Введение в научный язык дает дополнительную информацию о развитии научного языка со студентами.

Использование моделей, метафор и аналогий жизненно важно для развития понимания учащимися электрических цепей, потому что для объяснения того, что мы наблюдаем в цепи (например, зажигание лампочки), необходимо использовать научные идеи о вещах, которые мы не можем видеть, например об энергии. и электроны. Поскольку все модели / метафоры / аналогии имеют свои ограничения, важно использовать их множество.Не менее важно четко понимать сходства и различия между любой используемой моделью / метафорой / аналогией и рассматриваемым явлением. Общее ограничение физических моделей (в том числе приведенных ниже) состоит в том, что они подразумевают, что любой конкретный электрон перемещается по цепи.

Current is the same in all parts of the circuit Изучите взаимосвязь между идеями об электричестве и преимуществами и ограничениями моделей в Карты развития концепции - Электричество и магнетизм и модели

Вот некоторые полезные модели и аналогии:

  • аналог велосипедной цепи - это полезно для развития идеи потока энергии, для отличия этого потока энергии от тока и для демонстрации постоянства тока в данной цепи.Движение велосипедной цепи аналогично движению тока в замкнутой цепи. Движущаяся цепь передает энергию от педали (то есть «аккумулятор») к заднему колесу (то есть «компонентам схемы»), где энергия преобразуется. Эта модель имеет лишь ограниченную полезность и требует от учащегося осознать, что заднее колесо - это компонент, выполняющий преобразование энергии.
  • модель мармелада - это помогает развить идею о том, что движение электронов в цепи сопровождается передачей энергии.Учащиеся разыгрывают «электроны» в цепи. Каждый из них собирает фиксированное количество желейных бобов, представляющих энергию, когда они проходят через «батарею», и отдают эту «энергию», когда достигают / проходят через «лампочку». Эти студенческие «электроны» затем возвращаются в «батарею» для получения дополнительной «энергии», что предполагает получение большего количества мармеладов.

Diagram showing students role playing charge carriers

Еще одно описание этого вида деятельности представлено в виньетке PEEL. Ролевая игра с мармеладом. Эта модель может быть очень мощной, но важным ограничением является представление энергии как субстанции, а не как изобретенной человеческой конструкции.

  • модель троса - эта модель помогает объяснить, почему в электрической цепи происходит нагрев. Студенты образуют круг и свободно держат непрерывную петлю из тонкой веревки горизонтально. Один ученик действует как «батарея» и тянет веревку так, чтобы она скользила через руки других учеников, «компоненты схемы». Студенты чувствуют, как их пальцы становятся более горячими, поскольку энергия преобразуется, когда веревка тянется студенческой батареей

Current is the same in all parts of the circuit Для получения дополнительной информации о развитии идей об энергии см. Фокусную идею Использование энергии.

  • модель водяного контура - это часто используется в учебниках, и на первый взгляд кажется моделью, которая легко понятна учащимся; однако важно, чтобы учителя знали о его ограничениях.

В этой модели насос представляет батарею, турбину - лампочку, а водопроводные трубы - соединительные провода. Важно указать учащимся, что этот водяной контур на самом деле отличается от бытового водоснабжения, потому что в противном случае они могут, опираясь на свой повседневный опыт, сделать неправильный вывод, например, что электрический ток может вытекать из проводов контура таким же образом, как и вода может вытечь из труб.

the water circuit model

Исследования: Лафран, Берри и Малхолл (2006)

Преподавательская деятельность

Открытое обсуждение через общий опыт

Students shine a torch on different materials and objects Упражнение POE (прогнозировать-наблюдать-объяснять) - полезный способ начать обсуждение. Дайте учащимся батарейку, лампочку фонарика (или другую лампочку с нитью накала) и соединительный провод. Попросите их угадать, как следует подключить цепь, чтобы лампочка загорелась. Примечание: НЕ предоставляйте патрон лампы. Это должно спровоцировать дискуссию о необходимости создания полного контура для тока и о пути тока в лампочке.Это задание можно расширить, поощряя студентов использовать другие материалы вместо проводов.

Бросьте вызов существующим идеям

Ряд POE (Прогноз-Наблюдение-Объяснение) можно построить, изменив элементы существующей схемы и попросив учащихся сделать прогноз и обоснование этого прогноза. Например, попросите учащихся предсказать изменения, которые могут произойти в яркости лампочки, когда она подключена к батареям с разным напряжением.

Разъяснение и обобщение идей для / путем общения с другими

Попросите студентов изучить модели и аналогии для электрических цепей, представленных выше.Студенты должны оценить каждую модель на предмет ее полезности для разъяснения представлений об электрических цепях. Студентов также следует побуждать определять ограничения моделей.

Сосредоточьте внимание студентов на недооцененной детали

Попросите студентов изучить работу фонаря и нарисовать картинку, чтобы показать путь тока, когда выключатель замкнут. Студенты должны обсудить или написать о том, что, по их мнению, происходит.

Поощряйте студентов определять явления, которые не объясняются (представленной в настоящее время) научной моделью или идеей.

Попросите учащихся перечислить особенности электрической цепи, которые объясняются конкретной моделью / метафорой / аналогией, и особенности, которые не объясняются.

Содействовать размышлению и разъяснению существующих идей

Попросите студентов нарисовать концептуальную карту, используя такие термины, как «батарея», «электроны», «энергия», «соединительные провода», «лампочка», «электрический ток».

.

Электроэнергетическая система - производство, передача и распределение электроэнергии

Типовая схема систем электроснабжения (производство, передача и распределение электроэнергии) и элементы системы распределения

Что такое электроэнергетическая система?

Электроэнергетическая система или электрическая сеть известна как большая сеть электростанций, которые подключены к потребителям нагрузки .

As, хорошо известно, что « Энергия не может быть создана или уничтожена , но может быть преобразована только из одной формы энергии в другую форму энергии».Электрическая энергия - это форма энергии, при которой мы передаем эту энергию в виде потока электронов. Итак, электрическая энергия получается путем преобразования различных других форм энергии. Исторически сложилось так, что мы делали это с помощью химической энергии, используя элементы или батареи.

Однако, когда произошло изобретение генератора, технология превратилась в способ сначала преобразовать некоторую форму энергии в механическую форму энергии, а затем преобразовать ее в электрическую форму энергии с помощью генератора. Генераторы вырабатывают два типа мощности переменного и постоянного тока.Тем не менее, 99% существующих энергосистем используют генераторы переменного тока.

Электроэнергия значительно выросла за два столетия благодаря гибкости, которую она обеспечивает для ее использования. Разнообразие использования привело к монотонному росту спроса. Однако по мере увеличения нагрузки или спроса практически одно требование остается неизменным. То есть мы должны сгенерировать количество, требуемое нагрузкой, в этот самый момент, потому что это большое количество не может быть сохранено для обеспечения такого высокого объема спроса.

Следовательно, выработка электроэнергии происходит одновременно с тем, как мы ее используем. К тому же наш спрос всегда меняется. Следовательно, с ней меняется и поколение. Помимо меняющегося спроса, различается и тип потребляемого нами тока. Эти вариации ставят множество ограничений и условий. Это причина сложных и больших диспетчерских по всей энергосистеме.

Сеть из линий между генерирующей станцией (электростанцией) и потребителем электроэнергии можно разделить на две части.

  • Система передачи
  • Система распределения

What is an Electric Power System What is an Electric Power System

Мы можем исследовать эти системы в других категориях, таких как первичная передача и вторичная передача , а также первичная распределительная и вторичная Распределение . Это показано на рисунке 1 ниже (однолинейная или однолинейная схема типовой схемы энергосистемы переменного тока).

Необязательно, чтобы все ступени, указанные на рис. 1, должны быть включены в другие схемы питания.Может быть разница. Например, во многих схемах нет вторичной передачи, в других (малых) схемах энергосистемы нет передачи энергии, а есть только распределение.

Основная цель электроэнергетической системы - получить электроэнергию и сделать ее безопасной для точки нагрузки, где она используется в пригодной для использования форме. Это выполняется в пять этапов, а именно:

  1. Генерирующая станция
  2. Первичная передача
  3. Вторичная передача
  4. Первичная распределительная
  5. Вторичная распределительная

Следующие части типовой схемы электроснабжения показаны на рисунке 1.

Typical AC Electric Power Supply System (Generation, Transmission and Distribution) Scheme and Elements of Distribution System Typical AC Electric Power Supply System (Generation, Transmission and Distribution) Scheme and Elements of Distribution System Рис. 2: Типовая схема системы электроснабжения переменного тока (производство, передача и распределение)

После этих пяти уровней энергия должна быть доступна в указанной форме с точки зрения величин напряжения, частоты и согласованности. Генерация означает преобразование формы энергии в электрическую. Передача подразумевает транспортировку этой энергии на очень большие расстояния с очень высокой величиной напряжения. Кроме того, распределение удовлетворяет потребности потребителей на сертифицированном уровне напряжения, и это осуществляется по фидерам.Питатели - это небольшие-маленькие куски груза, физически распределенные в разных местах.

Похожие сообщения:

Давайте объясним все вышеперечисленные уровни один за другим.

Генерирующая или генерирующая станция

Место, где электроэнергии, вырабатываемой параллельно соединенными трехфазными генераторами / генераторами, называется генерирующей станцией (то есть электростанцией).

Обычная мощность электростанции и генерирующее напряжение могут составлять 11 кВ , 11.5 кВ 12 кВ или 13 кВ . Но с экономической точки зрения целесообразно увеличить производимое напряжение с (11 кВ, 11,5 кВ или 12 кВ) до 132 кВ, , 220 кВ, или 500 кВ, или более (в некоторых странах, до 1500 кВ ) путем пошагового увеличения. трансформатор (силовой трансформатор).

Генерация - это часть энергосистемы, в которой мы преобразуем некоторую форму энергии в электрическую. Это источник энергии в энергосистеме. Он работает все время.Он вырабатывает электроэнергию при разных уровнях напряжения и мощности в зависимости от типа станции и используемых генераторов. Максимальное количество генераторов вырабатывает мощность при уровне напряжения около 11кВ-20кВ . Повышенный уровень напряжения приводит к увеличению требуемого размера генератора и, следовательно, к стоимости.

В настоящее время мы используем следующие генерирующие станции в основном по всему миру: -

  1. Тепловая электростанция
  2. Электростанция Hydel (гидроэлектростанция)
  3. Атомная электростанция
  4. Дизельная электростанция
  5. Газовая электростанция
  6. Солнечная электростанция
  7. Приливная электростанция
  8. Ветряная электростанция.И т. Д.

С помощью этих электростанций мы вырабатываем электроэнергию на разных уровнях напряжения и в разных местах в зависимости от типа станции. Они используются для разных целей, а именно.

  • Установка базовой нагрузки : - Когда установка используется для обработки потребности базовой нагрузки в системе
  • Установка пиковой нагрузки : - Когда установка предназначена для обработки потребности в пиковой нагрузке в системе

Соответственно, установка предназначена для работы с нагрузкой.Эта категоризация важна для качества электроэнергии. Также важно, что мощность должна генерироваться в тот же момент, когда нагрузка принимает мощность. Итак, поскольку мы знаем тип нагрузки и примерный размер нагрузки на станции, выбирается другой тип генерирующей станции.

Например; Тепловая установка, установка Hydel, атомная установка, солнечная установка, ветряная установка и приливная установка выбраны для обработки базовой нагрузки на систему, тогда как газовые установки, дизельные установки используются для обработки максимальной нагрузки.Это в основном определяется характером времени, которое им требуется в процессе запуска подачи энергии. Установки с базовой нагрузкой требуют больше времени для выдачи мощности, тогда как установки с пиковой нагрузкой должны запускаться очень быстро, чтобы удовлетворить спрос.

Связанное сообщение: Почему кабели и линии передачи электроэнергии не закреплены на электрических столбах и опорах передачи?

Первичная передача

Электроснабжение (в 132 кВ , 220 кВ , 500 кВ или больше) передается в центр нагрузки по трехфазному трехпроводному соединению ( 3 фазы - 3 провода , также известному как Соединение треугольником ) воздушная система передачи.

Поскольку уровень генерируемого напряжения составляет около ( 11-20 ) кВ , а спрос находится на различных уровнях напряжения и в очень удаленных от электростанции местах. Например, генерирующая станция может генерировать напряжение 11 кВ, но центр нагрузки находится на расстоянии 1000 км друг от друга и на уровне 440 В .

Следовательно, для доставки электроэнергии на такое большое расстояние необходимо устройство, которое сделает это возможным.Следовательно, система передачи необходима для доставки электроэнергии. Это стало возможным благодаря использованию линий передачи разной длины. Практически во всех случаях это воздушные линии электропередачи. Некоторые исключения случаются, когда необходимо пересечь океан. Тогда есть необходимость использовать подземные кабели.

Но по мере того, как система росла и требовалась нагрузка, задача в этом процессе становилась очень сложной. При низком уровне напряжения величина тока, протекающего по линии при высокой нагрузке, больше, и, следовательно, падение напряжения из-за сопротивления и реактивного сопротивления линии передачи очень велико.Это приводит к большим потерям в линиях передачи и снижению напряжения на стороне нагрузки.

Это влияет на стоимость системы и работу оборудования, используемого потребителями. Итак, трансформатор используется для повышения уровня напряжения на определенные значения в диапазоне от 220кВ до 765кВ . Это снижает текущее значение для той же нагрузки, которая будет иметь более высокие значения тока при определенной нагрузке. Текущее значение может быть вычислено по формуле: -

current value formula in power transmission current value formula in power transmission

Где = среднеквадратичное значение линейного напряжения

= действующее значение линейного тока

* обозначает сопряжение вектора.

Повышенный спрос и ограничение местоположения генерирующей станции сделали возможным потребность в очень сложной системе, называемой «Grid». Эта система объединяет несколько генерирующих станций, генерирующих напряжение на разных уровнях, которые соединяются вместе как комбинированная система.

Это делает систему доступной для различных центров нагрузки, и это обеспечивает отличную систему с более высокой надежностью. В настоящее время эта система выросла до размеров страны. Еще одна система используется сейчас - это использование HVDC.HVDC используется для больших расстояний и иногда используется для соединения двух сетей с разными уровнями напряжения или частоты. HVDC также обеспечивает более низкие потери на коронный разряд, меньшие помехи связи, устранение индуктивного эффекта и устранение рабочей частоты.

Линии передачи различаются по размерам. Этот размер определяет его характеристики и поведение в системе. Например, в длинных линиях передачи напряжение на стороне потребителя становится выше, чем его номинальное значение в условиях небольшой нагрузки из-за преобладающей емкостной природы линий передачи.

Вторичная передача

Удаленная от города территория (окраина), соединенная линиями с приемными станциями, называется вторичной передачей . На приемной станции уровень напряжения понижается понижающими трансформаторами до 132 кВ, 66 или 33 кВ , а электроэнергия передается по трехфазной трехпроводной ( 3 фазы - 3 провода ) воздушной сети в разные подстанции .

Первичное распределение

На подстанции уровень напряжения вторичной передачи ( 132 кВ, 66 или 33 кВ ) снижен до 11 кВ при понижении преобразуется в .

Как правило, электроснабжение обеспечивается тем потребителям с большой нагрузкой (коммерческое электроснабжение промышленных предприятий), где потребность составляет 11 кВ, от линий, на которые подается напряжение 11 кВ (в трехфазной трехпроводной воздушной системе), и они создают отдельную подстанцию ​​для контролировать и использовать тяжелую энергию в промышленности и на фабриках.

В остальных случаях для потребителей с большей нагрузкой (в крупных масштабах) потребность составляет до 132 кВ или 33 кВ. Таким образом, электроснабжение обеспечивало их напрямую вторичной передачей или первичным распределением (в 132 кВ, 66 кВ или 33 кВ), а затем понижало уровень напряжения с помощью понижающих трансформаторов на их собственной подстанции для использования (т.е. для электрической тяги и т. д.).

Когда линии электропередачи приближаются к центрам спроса, уровень напряжения снижается, чтобы сделать его практичным для распределения в различных местах нагрузки. Таким образом, мощность берется из сети и снижается до 30-33кВ , в зависимости от мест, куда она подается. Затем он передается на подстанции. Например, напряжение системы на уровне подстанции в Индии составляет 33 кВ .

Связанные сообщения:

На подстанциях предусмотрено множество механизмов управления, чтобы сделать подачу электроэнергии управляемым и непрерывным процессом без особых помех.Эти подстанции подают питание на более мелкие блоки, называемые « Feeders ». Это выполняется с помощью « воздушных линий » или « подземных кабелей ». Эти фидеры находятся в городах или деревнях, или это может быть какая-то группа предприятий, которая берет энергию от подстанции и преобразует ее уровень напряжения в соответствии с ее собственным использованием.

Для бытового использования , напряжение дополнительно снижается до 110–230 В ( фаза на землю ) для использования людьми с другим коэффициентом мощности.Совокупный объем спроса - это нагрузка на всю систему, и она должна быть создана в этот момент.

В зависимости от схемы распределительной сети она подразделяется на радиальную или кольцевую. Это придает системе разную степень надежности и стабильности. Все эти системы защищены с помощью различных схем защиты, включающих автоматические выключатели, реле, ограничители молнии, заземляющие провода и т. Д.

Многие измерительные и чувствительные элементы также связаны, такие как «Трансформатор тока» и « Трансформатор потенциала », а также измерения в целом. места от подстанций до фидеров до мест потребителей.

Вторичное распределение

Электроэнергия передается (от первичной распределительной линии, например, 11 кВ) на распределительную подстанцию, известную как вторичное распределение . Данная подстанция расположена вблизи бытовых и потребительских территорий, где уровень напряжения понижен до 440В понижающими трансформаторами .

Эти трансформаторы называются Распределительные трансформаторы , трехфазная четырехпроводная система (3 фазы - 4 провода, также известные как Звезда ).Таким образом, между любыми двумя фазами и 230 В (однофазное питание ) между нейтралью и фазным (живым) проводом находится 400 Вольт (трехфазная система питания) .

Жилая нагрузка (например, вентиляторы, освещение, телевизор и т. Д.) Может быть подключена между любой одной фазой и нулевым проводом, а трехфазная нагрузка может быть подключена непосредственно к трехфазным линиям.

Короче говоря, вторичное распределение электроэнергии можно разделить на три части, такие как фидеры, распределители и линии обслуживания (подробности ниже).

Связанный пост:

Объединенный процесс энергосистемы

Вся структура энергосистемы состоит из источника (генерирующая станция), передачи (передача и распределение) и нагрузки (потребителя). Задачи: -

  • Номинальное напряжение и частота до центров нагрузки.
  • Надежность системы, обеспечивающая непрерывную подачу электроэнергии.
  • Гибкость системы, обеспечивающая доступность питания при различных уровнях напряжения
  • Более быстрое устранение неисправностей, чтобы система работала хорошо в течение более длительного времени и увеличивалась срок ее службы
  • Стоимость электроэнергии должна быть как можно ниже
  • Потери в системе должно быть как можно ниже.
Combined Process of Power System Combined Process of Power System Рис. 3: Комбинированный процесс энергосистемы

Все эти цели достигаются за счет использования различных комплектов генерирующих станций, систем передачи, систем распределения и повышенного качества оборудования безопасности.

В любой момент наша нагрузка меняется в разной степени. Следовательно, чтобы следовать за спросом, поколение должно измениться и догнать спрос. Для этого существует множество регулирующих механизмов, таких как регулирующий клапан на тепловых станциях, регулирующие стержни на атомных станциях, которые изменяют количество вырабатываемой энергии. И для этой цели существует набор механизмов, обеспечивающих передачу спроса на генерирующую станцию. Это ПЛК, SCADA, волоконно-оптическая связь, GSM-связь и т. Д.

Кроме того, в энергосистеме используются некоторые методы оценки состояния для прогнозирования потребности в нагрузке в различные моменты времени. Это помогает определить количество энергии, которое необходимо произвести в нужное время. Теперь, с появлением новых технологий, очень многообещающим является использование «мягких вычислений» для управления работой энергосистемы. Кроме того, он сопровождается различным программным обеспечением и численными методами. Таким образом, можно констатировать, что этапы работы энергосистемы следующие: -

  • Изменение потребности в нагрузке
  • Связь между подстанцией и генерирующей станцией
  • Операции управления на генерирующих станциях
  • Непрерывная оценка изменений на подстанции востребован

Современная энергосистема работает и буквально обрабатывает такое большое количество электроэнергии с помощью этих четырех основных шагов.Чем лучше регулируется поданная мощность, тем выше будет качество электроэнергии, потому что качество энергии - это просто поддержание номинального значения напряжения и частоты в каждом месте. Эта цель достигается только тогда, когда вся система работает в постоянной координации и эффективности.

Поскольку наша нагрузка меняется от состояния с небольшой нагрузкой до состояния с высокой нагрузкой, подстанция связывается с генерирующей станцией, чтобы увеличить выработку электроэнергии, и она постоянно проверяет требования, чтобы обеспечить непрерывную подачу электроэнергии.

Обмен данными осуществляется в соответствии с величиной нагрузки и стоимостью, связанной с процессом. Более того, это увеличение спроса затем подтверждается генерирующей станцией путем изменения мощности, потребляемой генератором. Кроме того, от генерирующей станции до центров нагрузки существуют различные уровни (а именно, передача и распределение).

Таким образом, для обеспечения качества и надежности электроэнергии используется множество устройств для эффективного выполнения различных механизмов управления, которые включают системы управления неисправностями, системы повышения коэффициента мощности, системы измерения и т. Д.

Все эти операции выполняются непрерывно в любой энергосистеме по всему миру, чтобы обеспечить возможность и эффективность подачи энергии. С увеличением спроса произошло увеличение изобретений различных устройств.

Кроме того, доходы, полученные от распределения электроэнергии, сделали возможным дальнейшее изобретение и использование новых технологий. Это позволяет нам использовать энергию в такой простой форме, тогда как в действительности многие сложные операции выполняются постоянно.

ниже представляет собой полную типичную схему системы электроснабжения переменного тока, другими словами, вся история, приведенная выше на рис. 4.

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Typical Electric Power Supply Systems Scheme (Generation, Transmission & Distribution of Electrical Energy) Typical Electric Power Supply Systems Scheme (Generation, Transmission & Distribution of Electrical Energy) Рис. 4: Типовая схема системы электроснабжения (генерация, передача и Распределение электроэнергии)

Элементы системы распределения

Вторичное распределение можно разделить на три части, как показано ниже.

  1. Питатели
  2. Дистрибьюторы
  3. Линии обслуживания или сети обслуживания

Связанная должность: Проектирование системы заземления в сети подстанции

Elements of a Distribution System Elements of a Distribution System Рис. 5: Элементы распределительной системы
Фидеры

Линии электропередачи , которые соединяют генерирующую станцию ​​(электростанцию) или подстанцию ​​с распределителями, называются фидерами .Помните, что ток в фидерах (в каждой точке) постоянный, а уровень напряжения может быть разным. Ток, протекающий в фидерах, зависит от размера проводника. Рис. 5.

Распределители

Те ленты, которые извлекаются для подачи электроэнергии потребителям или линиям, от которых потребители получают прямое электроснабжение, известны как распределители, как показано на рис. 5. Ток различается в каждой секции. У распределителей при этом напряжение может быть таким же.Выбор распределителей зависит от падения напряжения и может быть рассчитан на различный уровень падения напряжения. Это потому, что потребители должны получать номинальное напряжение в соответствии с правилами и конструкцией.

Полезно знать: основное различие между фидером и распределителем состоит в том, что ток в фидере такой же (в каждой секции), с другой стороны, Напряжение одинаково в каждой секции распределителя

: Техническое обслуживание трансформатора - силовые трансформаторы Техническое обслуживание, диагностика и мониторинг

Сервисные линии или сервисная сеть

Обычный кабель, который подключается между распределителями и терминалом нагрузки потребителя, называемый сервисной линией или сервисной сетью., другими словами, кабель, который был подключен к линиям электропередачи 11 кВ (взят от понижающего трансформатора) для получения трехфазного или однофазного источника питания. Фаза или питание нейтрали составляет 230 В переменного тока (110 в США ) и 440 В переменного тока (208 в США ) в трехфазной системе (между фазами).

Статьи по теме:

.

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о