Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972) (1095872), страница 7
Текст из файла (страница 7)
2-2), получйл очень широ-- кое распространение. 1)ри замене медных проводов алюминиевыми с одинаковыми сопротивлениями и длиной, сечение последних на 60% больше, а масса на 52% меньше медных. Для -линий электропередачи применяют алюминиевые провода с внутренними стальными проволоками (сталеалюминиевые). С т а л ь вследствие большого удельного сопротивления применяется только для проводов линий небольшой Мощности,.и линий связи. Ко второй группе материалов с высоким удельным сопротивлением относятся сплавы. никель — хром — железо (кипром); железо — хром — алюминий (фехраль) и др. Из-за стойкости к высоким температурам онн применяются для изготовления нагревательных элементов,'. реостатов и т.
д. М а н г а н н н — сплав меди 86%, марганца 12% и ,никеля 2%. Малый температурный коэффициент сопротивления и большое удельное сопротивление манганина обеспечили применение его в измерительной технике (образцоВые катушки сопротивлений и др.); Электротехнический уголь в основном состоит из разновидностей углерода — графита и угля. Он применяется для щеток электрических машин, электродов, непроволочных резисторов.
2»7. Работа и мощность В замкнутой электрической цепи (рис. 2-2) под действием э. д. с. источника питания непрерывно происходит движение. электрических зарядов. Из определения э. д. с., данного в 5 2-2, следует, что работа, затраченная внешними силами на перемещение электрического заряда Я в источнике„или электрическая энергия, полученная за счет преобразования энергии другого вида, А,=Ф',=ЕЛА=ЕЙ. (2-21) По закону сохранения энергии электрическая энергия, выработанная источником за время 1, за то же время преобразуется в другие миды энергии во всех участках цепи.
Если напряжение на зажимах источника Увг = Увв = = У, то электрическая энергия, затраченная во внешней цепи; )Р Щ= Уй. (2-22) Часть энергии затрачивается (теряется) внутри источника на его нагревание ТГ = ур„= %='(е — у) (г= учи. Разность э. д. с. Е источника и напряжения У„на его зажимах, как известно из $ 1-2, представляет собой внутреннее падение напряжения Уе=Š—,, У. (2-23) Отношение работы А к времени 1, в течение которого она выполнена, называется и о щи ост ь ю, т.
е. Р= — '. А. (2-24) Мои(ность — вто скорость, с которой совериигется работа, иви скорость, с копюрой происходит преобразование энергии. Скорость, с которой механическая или другая энергия преобразуется в источнике питания в электрическую, называется м о щ н о с т ь ю г е и е р а т о р а (источника): Р, = — = Е),-' (2-25) Скорость, с которой электрическая энергия преобразуется во внешнем участке цепи в другие виды энергии, называется мощностью электр о яр немн и к а: Р= — "" =(О. (2-26) Мощность, определяющая непроизводительный расход электрической энергии в генераторе, называется м о щноствю потерь: Р = — '=+=ПА %~'а 11е11 По закону сохранения энергии мощность генератора равна сумме мощностей приемников и мощности потере в генераторе: Р„= Р+Р,. (2-28) 1 Вт=1 Дж~)с, 1 Дж~1 Вт 1с=1 Вт с. илн ,Из (2-26) следует, что 1Р).= 1(Ц) = В А; таким образом, 1Вт=1В 1А, т.
е. ватт — это мощность при силе тока в 1 А н напряже- нии в 1 В. Пример 2-5. Электродвигатель мощностью 10 кВт подключен к сети с напряжением 225 В. Определить склу тона электродвигателя. Решение, 54ошность Р 111, откуда сила тока Р 10 000 1 — = — эм44 А, и 225 Пример 2-5. В цепи латания нагревательного прибора, включенногб под напряжение 220 В, сила тока 5А. Определить мощность прибора н стоимость энергии, нерасходованное прибором аа 4 ч работы.
Стоимость ! кВт ч электрической энергии 4 коп.. В системе единиц СИ единицей мощности служит ватт (Вт), равный одному джоулю в одну секунду, или мощность, - при которой в каждую секунду 1 Дж электрической энергий преобразуется в другой вид энергии, т. е. Решение. Мощность прибора Р Ы 220 ° 5 1100 Вт 1,1 кВт.
Электрическая знергия, израсходованная прибором, Рг РГ=! 100 ° 4=4400 Вт ° ч=4,4 кВт ° ч, а ее стоимость 4 4,4 17,6 коп. 2-8. Преобразование электрической энергии в . тепловую При прохождении тока в проводнике с сопротивлением г происходит столкновение электрически заряженных частиц с ионами и молекулами вещества. При этом кинетическая энергия движущихся частиц передается ионам и молекулам, что и приводит к нагреванию проводника. Скорость рассмотренного преобразования электрической энергии в тепловую характеризуетсяя мощностью Р= У1, имея в виду, что 0 = 1г, получаем: Р= 1аг, или Р= 0Я1г.
(2-29) Количество электрической энергии, переходящей в тепловую за время 1, )Р = Рг = 1тгг. Э. Х. Ленц (1804 — 1865). Так как в системе СИ единицей энергии и единицей количества тепла является джоуль, то выделенное током в сопротивлении г тепло Я= 1ег1.
12-30) Полученная зависимость была установлена опытным путем в 1844 г. русским академиком Э. Х. Ленцем и одновременно английским ученым Джоулем и называется з а к он ом Дж о у л я — Л е и ц а: количество тепла, яыдглгииог током в проводнике, пропорционально квадрату силы 30, токаг сопротивлению проводника и времени прохождения Рюки. Преобразование электрической энергии в тепловую в электрических печах н различных нагревательных приборах имеет полезное применение. В электрических машинах и аппаратах преобразование электрической энергии в тепловую является непроизводительным расходом энергии, т. е.- погерями энергии, снижающими нх к. п. д.
Тепло, вызывая нагрев этнх устройств, ограничивает их нагрузку; при перегрузке повышенне температуры может вызвать повреждение изоляции или сокращение срока службы установки. Пример 2-7, Определить количество тепла, выделенного в приборе .в течеиие 1 ч ири сопротивлении прибора г = 88 Ом в иапряжеиии иа его аажямая У 220 'В.
Рета е и ее. Свив тока И 220 7 — — 2,5 А. 88 Количество тепла, выделепиого в приборе, сг=гггГ 28Я ° 88 1'3600 198000йдж=1,98 Д1Дж, 2-9. Электлмческея нагрузка ерово)зов и зеи4ктв ргх от перегрузки В начале нагревания провода током вследствие равенства температур, провода и окружающей среды все тепло, выделенное током, идет на нагревание провода и температура его быстро повышается. С ростом температуры провода увеличивается отдача тепла проводом в окружающую среду, обусловленная возрастающей разностью температур провода и среды, Следовательно, рост температуры провода замедляется.
Наконец„при некоторой температуре проиода, называемой уста нов наш ей с я, наступает равновесие между теплом, выделяемым током, и теплом, отдаваемым в окружакпцую среду. Время нагрева. ния до установившейся температуры неодинаково для раа" ' личных устройств: нить лампы накаливания достигает этой температуры за доли секунды, электрическая машина— за несколько часов. Нагрев проводов допускается до определенных температур (65 — 80' С), определяемых свойствами изоляции или свойствами самих проводов. Ток, при котором достигается - установившаяся наибольшая допустимая температура, нат 40 зывается допустимым током провода (табл 2.3). Определение сечения проводов по допустимому нагреву нх производится по приведенной таблице, в которой для стандартных сечений изолированных проводов даются пре- Таблида 2-3 длительно доаустимые иагруааи иа провода и миуры с резиновой или иоливииилиларидиой иволвяией с медимми и амамиииевыми жилами П ри меча н не.
Чиелитель — нагртпнн длп медных жнл, анаменн тель — длп елмминиеныв жил. дельные длительные допустимые токи тв. Провод выбирается такого'сечения, чтобы допустимый ток его был равен или несколько больше заданного или расчетного тока: ви~ гр. К о р о т к и м з а и ы к а н'и е м называется соединение двух проводов разного потенциала через ничтожно малое сопротивление. Ток короткого замыкая н я, в десятки раз превышающий номинальный ток установки, может вызвать механические илн тепловые повреждения отдельных ее частей.
Участки электрической цепи защищаются от токов перегрузки и короткого замыкания ил а в кими п р едох р а н и тел ям н ($ 11-10) или р еле (~ 11-13). Плавкая вставка предохранителя содержит кусок проволоки; . которая при определенном токе перегрузки плавится, раз- Рывая цепь тока. 2-тй. Потеря напряжения в проводах При передаче электрической энергии по коротким проводам сопротивлением их можно пренебречь. При большей длине их (1 10 м) сопротивлением проводов пренебрегать нельзя, так как прохождение тока вызовет в них" заметное п а д е н и е н а п р я ж е н н я: ЬУ=1г= 1 —. (2-31) Разность напряжений в начале и конце линии (рис, 2-5) У, — У„равная падению напряжения в проводах, называется и о т е р е й н а п р яжения: 5 т' ГГх У, — У, = ЬУ = 1г.
(2-32) При неизменном напряжении в начале линии напряжение в конце линии, т. е. на -е' — — — — х приемнике, изменяется от- У; = У, при 1 = 0 до (1; = = уг — Ьу при нагрузке. Колебаниенапряжениядля осветительной нагрузки не должно превышать — '2,5, +5%, а для силовой-+-5 и иногда +10% номннальногог Поэтому допускаемая потеря напряжения в линии не должна превышать тех же значений. При заданной допустимой потере напряжения, используя формулу (2-31), можно определить необходимое сечение п оводов линни эл В=— тьи . Найденное по формуле (2-33) сечение должно быть проверено на допустимое нагревание (табл. 2-3), Мощность потерь в линии определяется произведением потери напряжения и тока, т.
е. ЬР=!Ь(1=1'г. (2-33) Коэффициент полезного действия линии Р,-Ьг,. Ьи с увеличением нагрузки уменьшается. При потерях напряжении 2 — 5% к. п. д. линии составляет 98 — 95%. 2-44. Первый закон Кнрхгофв Рис. 2-6. Узел (2-34) електрической нели. т. е, алгебраическая сумма токов в узле ровна нулю, При этом токи, направленные к узлу, считаются положительными, а токи, направленные от узла, — отрицательными. Точка электрической цепи называется у з л о м или т о ч к о й р а з в е т в л е н и я, если в ней соединяются три или большее число проводов (рис. 2-6).
Сумма токов, направлснных к узлу, равна сумме токов, направленных от него. Это первый закон Кирхгофа. Например, для узла А можно написать: 1а+ 1и+ 1з = /а+ 1 или, придав уравнению другой вид, получим: 1,+1,+1,+( — 1,)+( — 1а) =О, а в общем виде 2",1 = О, 2-42. Поспедоввтепьное соединение сопротнвпеннй — приемников энергии Последовательным соединением сопротивлений — приемников энергии называется соединение, при котором электроприемники соеди- нены один за другим без раз— — 1/а ветвЛений (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
