Provozní režimy elektrického obvodu
Pro elektrický obvod jsou nejcharakterističtější režimy zatížení, chod naprázdno a režimy nakrátko.
Režim nabíjení… Zvažte činnost elektrického obvodu, když je připojen ke zdroji libovolného přijímače odporu R (rezistor, elektrická lampa atd.).
Na základě Ohmův zákon NS. atd. c. zdroj se rovná součtu napětí IR vnější části obvodu a IR0 vnitřní odpor zdroje:
Vzhledem k tomu, že napětí Ui a na svorkách zdroje se rovná poklesu napětí IR ve vnějším obvodu, dostaneme:
Tento vzorec ukazuje, že NS. atd. c. zdroj je větší než napětí na jeho svorkách o hodnotu úbytku napětí uvnitř zdroje... Úbytek napětí IR0 uvnitř zdroje závisí na proudu v obvodu I (proud zátěže), který je dán proudem odpor R přijímače. Čím vyšší je zatěžovací proud, tím nižší je napětí na svorkách zdroje:
Úbytek napětí na zdroji závisí také na vnitřním odporu R0.Závislost napětí Ui na proudu I je znázorněna přímkou (obr. 1). Tato závislost se nazývá vnější charakteristika zdroje.
Příklad 1. Určete napětí na svorkách generátoru při zatěžovacím proudu 1200 A, pokud např. atd. s. je 640 V a vnitřní odpor je 0,1 Ohm.
Odpovědět. Pokles napětí na vnitřním odporu generátoru
Svorkové napětí generátoru
Ze všech možných režimů zatížení je nejdůležitější nominální. Jmenovitý je způsob provozu stanovený výrobcem pro toto elektrické zařízení v souladu s technickými požadavky na něj. Je charakterizován jmenovitým napětím, proudem (bod H na obr. 1) a výkonem. Tyto hodnoty jsou obvykle uvedeny v pasu tohoto zařízení.
Kvalita elektrické izolace elektrických instalací závisí na jmenovitém napětí a jmenovitém proudu — teplotu jejich ohřevu, který určuje plochu průřezu vodičů, tepelný odpor aplikované izolace a rychlost chlazení instalace. Pokud je jmenovitý proud překračován po dlouhou dobu, může dojít k poškození instalace.
Rýže. 1. Vnější charakteristika zdroje
Pohotovostní režim… V tomto režimu je elektrický obvod připojený ke zdroji otevřený, tj. není v něm proud. V tomto případě bude vnitřní úbytek napětí IR0 nulový
Proto se v klidovém režimu napětí na svorkách zdroje elektrické energie rovná jeho e. atd. (bod X na obr. 1). Tato okolnost může být použita k měření např. atd. v. zdroje elektřiny.
Režim zkratu. Zkrat (zkrat) takový režim činnosti zdroje se nazývá, když jsou jeho svorky uzavřeny drátem, jehož odpor lze považovat za rovný nule. Prakticky c. H. nastává, když jsou vodiče spojující zdroj s přijímačem spojeny dohromady, protože tyto vodiče mají obvykle zanedbatelný odpor a lze je brát jako nulové.
Ke zkratu může dojít v důsledku nesprávného jednání personálu provádějícího údržbu elektrických instalací nebo v případě poškození izolace vodičů. V druhém případě mohou být tyto vodiče připojeny přes zem, která má velmi malý odpor, nebo přes okolní kovové části (skříně elektrických strojů a přístrojů, prvky skříně lokomotivy atd.).
Zkratový proud
Vzhledem k tomu, že vnitřní odpor zdroje R0 je většinou velmi malý, narůstá jím protékající proud na velmi velké hodnoty. Napětí v místě zkratu bude nulové (bod K na obr. 1), to znamená, že elektrická energie nebude proudit do části elektrického obvodu, která se nachází za místem zkratu.
Příklad 2. Určete zkratový proud generátoru, jestliže jeho e. atd. s rovným 640 V a vnitřním odporem 0,1 ohm.
Odpovědět.
Podle vzorce
Zkrat je nouzový režim, protože výsledný velký proud může způsobit nepoužitelnost zdroje, stejně jako zařízení, zařízení a vodiče zahrnuté v obvodu. Pouze u některých speciálních generátorů, jako jsou svařovací generátory, není zkrat nebezpečný a jedná se o provozní režim.
V elektrickém obvodu proud vždy teče z bodů na obvodu, které mají vyšší potenciál, do bodů, které mají nižší potenciál. Pokud je jakýkoli bod obvodu připojen k zemi, pak se jeho potenciál považuje za nulový. V tomto případě se potenciály všech ostatních bodů v obvodu budou rovnat napětím působícím mezi těmito body a zemí.
Jak se přibližujete k uzemněnému bodu, potenciály různých bodů v obvodu klesají, tedy napětí působící mezi těmito body a zemí. Z tohoto důvodu se budicí vinutí trakčních motorů a pomocných strojů, kde může při náhlých změnách proudu vyskytnout velká přepětí, snažte zařadit do silového obvodu blíže „země“ (za vinutím kotvy).
V tomto případě bude na izolaci těchto vinutí působit nižší napětí, než kdyby byly připojeny blíže k troleji stejnosměrných elektrických lokomotiv nebo k neuzemněnému pólu usměrňovací instalace střídavých elektrických lokomotiv (tzn. byly by při vyšší potenciál). Stejně tak body elektrického obvodu, které mají vyšší potenciál, jsou nebezpečnější pro osobu, která je v kontaktu s živými částmi elektrických instalací. Zároveň spadá pod vyšší napětí vůči zemi.
Je třeba poznamenat, že když je bod v elektrickém obvodu uzemněn, rozložení proudů v něm se nemění, protože nevytváří nové větve, kterými mohou proudy protékat.Pokud uzemníte dva (nebo více) bodů na obvodu, které mají různé potenciály, pak se přes zem vytvoří další vodivá větev (nebo větve) a změní se rozložení proudu v obvodu.
Proto porušením nebo poškozením izolace elektroinstalace, jejíž jeden z bodů je uzemněn, vzniká obvod, kterým protéká proud, který je vlastně zkratovým proudem. Totéž se děje s neuzemněnou elektrickou instalací, kdy jsou uzemněny dva body instalace. Při přerušení elektrického obvodu jsou všechny jeho body až do bodu přerušení na stejném potenciálu.