Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972) (1095872), страница 9
Текст из файла (страница 9)
и внутреннего падения напряжения, На участке БА э.д. с. Е, совпадает по направлению с током 1, так что источник с э. д. с. (аккумулятор или электрическая машина) работает в режиме генератора. Поэтому э. д. с. его равна сумме напряжения на зажимах и внутреннего падения напряжения (2-8) Е1 = Уел+ Уо = (!в л + )го!. а напряжение на зажимах генератора ('Бл = Е1 — !гм (2-46б) Из написанного следует, что напряжение на зажимах исоючника„работаюи(его в режиме генератора (т. е. отдающего электроэнергию), равно ровности в. д.
с. и внутреннего падения напряжения. Развиваемая источником, работающим в генераторном режиме, мощность (2-25) Е1! - (!вл!+ (!о! == (!вл!+ !'гм. Источник питания может работать как в режиме генератора, так и в режиме потребителя электрической энергнн. В первом случае его напряжение меньше э. д. с. (У ~: Е), а направления тока и э. д.
с. совпадают. Во втором случае его напряжение больше э. д. с. (У ) Е), а ток н э. д. с. имеют противоположные направления. 2.16. Второй закон Хнрягофа Ветвь электрической цепи — это участок ее, расположенный между двумя узлами. Замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называют контуром электрической цепи.
По второму закону Кирхгофа для любого замкнутого контура алгебраическая сумма всех в. д. с, Е гго равна алггбраиигской сумме всех падгний напряжения 1г на сопрогпивлгниях илого контура, т. е. ХЕ=В 1г. (2-47) При составлении уравнений по этому закону э. д. с. н токи считаются положительными, вслн направления нх совпадают с направлением произвольно выбранного обхода контура, в противном случае они считаются отрицательными н в уравнении (2-47) записываются со знаком минус. Например, для контура АБЕБА (рис.
2-10), обходя его по направлению движения часовой стрелки, можно напнсатгн Ег+( — Ег) = 1гм+1г+ 1гм что согласуется со сказанным в й 2-15. 2-17. Расчет сложных цепей Сложной электрической цепью называтот цепь с несколькими замкнутымн контурами, с любым размещением в ней источников питания н потребителей, которую нельзя свести к сочетаяню последовательных и параллельных соединений.
Основными законами для расчета цепей наряду с законом Ома являются два закона Кнрхгофа, пользуясь которымн, можно найти распределение токов н напряжений на всех участках любой сложной цепы. В $ 2-15 мы ознакомились с одним методом расчета сложных цепей, методом наложения. Сущность этого метода заключается в том, что ток 'в какой-либо ветви является алгебраической суммой токов, создаваемых в ней всеми поочередно действующими з. д.
с. цепи. Рассмотрим расчет сложной цепи методом узловых и контурных уравненнй нлн уравнений цо законам Кнрхгофа. Для нахождения токов во всех ветвях цепй необходимо знать сопротивления ветвей, а также велнчнны н направлепня всех э. д. с. Перед составлением уравнений по законам Кнрхгофа следует пронзвольно задаться направлениями токов в ветвях, показав нх на схеме стрелками. Если выбранное направление тока в какой-либо ветви противоположно действнтельному, то после решения уравнений этот ток получается со знаком минус, Число необходимых уравнений равно числу неизвестных токов; число уравнений, составляемых по первому закону Кнрхгофа, должно быть на единицу меньше числа узлов цепи, остальные уравнения составляются по,второму закону Кнрхгофа. Прн составлении уравнений по второму закону Кнрхгофа следует выбирать наиболее простые контуры, причем каждый нз ннх должен содержать хотя бы одну ветвь, не входнвшую в ранее составленные уравнения.
а Б „ Ж ~ Расчет сложной цепи с „, )»~ , т 1 аа применением двух уравнений Кнрхгофа рассмотрим на прн- Б Г Рл мере. Е,$ Пример 2-12. Вычислить токи во всех ветвях цепи рис, 2Л1, если ' 3 з. д. с. источников Е, = 246 В; Ез — -2303,а пр ри еинявевеЙ Рис 2-11. С омная зле«риче. П = 0,30м;г, = 10м; се = 24 Оьь скеЯ пень с двУма,источниками Внутренними сопротивлениями источников пренебречь. Выбранные произвольно направления токов в ветвях показаны ва рис.
2-!1, Решение. Так как число неизвестных токов трн, то необходимо составить три уравнения. При двух узлах пепи необходнмо одно узловое уравнение. Напишем его для точнн В: ' уз+ уз — 1е О. (2.48) Второе уравнение напишем, обходя по иаправлеиизз движения часовой стрелки контур АББАЗА, Ез 1з/з+ гз"а.
(2-49) б! Третье уравнение напишем, обходя по направлевнво движения:чм часовой стрелки контур АГВЖЗА, Ев = 1вгв+! вгв. (2-50) Заменив в уразнениах (2-49) и (2-50) буквенные обозначения пи- '; ;1 слааымн значениями, получим: 246=0 3(в+24/в,' (2-51) 1 230 = 1(в+ 247в (2-52) Заменив в последнем уравнении ток )в его 'иыражеянем из урав- "' нения (2-48), понучим: '3 230 11в — Ыв+ 247з = -' гв+ 25(в (2-52а) й Умножив уравнение (2-52а) иа 0,3 и сложив с уравнением (2-51), '„ получим: 69= — О.ЗГв+ 7 5(в 246~ 0 3/в+24)в -. 315 31,5)в, (2-53) 1 откуда определяется так в третьей ветви.
31,5 7» — ' 10 А. 3,15 Напряжевие иа копнах третьей ветви и =7;з-10.24-240 В Токи и первой и второй'ветвях: Е Ч з 246 — 240 Хв =-в— -~й — — 20 Аг 0,3 Е,— и, 2ЗΠ— 240 з дгз 10 А гв Полученное атрипательное значение тока Гв указывает ва то, что в дейстзнтельиоств этот ток направлен противоположно указанному на схеме (рнс. 2-1 1). Таким образом, источник Ез работает в режиме генератора, а источник Ев — в режиме двигателя. '2-13.
Хммичесиие мстечимим питании а) Ганьваннческие (первичные) знементы, Между электродом и электролитом, и который он погружен, всегда возникает некоторая разность потенциалов, зависяпгая от материала электрода и состава электролита. Появление электродного потенциала объясняется тем, ' что нап(сство электрода под действием химических сил растворяется в электролите (например, ниик в растворе серной кислоты) и положительные ионы его переходят в влек- 62 тролит, Преобладание отрицательных зарядов на электроде и положительных в прилегающем к нему пограничном слое электролита вызывает появление двойного электрического слоя, а следовательно, и электрического поля на границе электрода.
Электрические силы этого поля противодействуют переходу положительных ионов с электрода в раствор, уравновешивая химические силы растворения электрода. Таким образом, возникает электродный потенциал. Помещая в электролит два электрода из разных металлов, получим между ними также разность потенциалов (э. д.
с.). Следовательно, устройство, состоящее нз двух разнородных электродов, помещенных в электролит, является источником э. д. с. — гальваническим, или первичным элементом, в котором Т происходит необратимый процесс пре- + образования химической энергии в элек- ка — см трическую. Из многих типов элементов в качестве примера рассмотрим элемент зо, н«зеа Вольта (рнс. 2-12). Он состоит из по' груженных в водный раствор серной р„, е.12 Элема кислоты (Н«ЬО«), цинкового (2п) и Вольта а схема еее медйого (Сн) электродов.
Первый имеет а«лючез«ю отрицательный заряд (катод), второй — положительный (анод). Электродвижущая сила элемента около 1;1 В. При нагрузке элемента, т. е. прн прохождении по нему тока, отрицательные ионы ЬО« и положительные ионы цинка Еп сближаются и, соединяясь, образуют молекулы цинкового.
купороса ХпБО«. Одновременно положительные ионы водорода отнимают у анода электроны и превращаются в нейтральные атомы водорода, Атомы водорода, покрывая тонким слоем анод, вызывают увеличение внутреннего сопротивления' элемента и уменьшение его э. д. с. Это явление называется поляризацией. Водородный слой у анода устраняют, применяя деполяриэаторы — вещества, легко отдающие кислород (например, перекись марганца), который, соединяясь с водородом, образует' воду. Большое распространение получили сухие ималивные марганцево.цинковые элементы. По конструкции марганцево-цинковые элементы бывают стаканчиковые и галетные. В элементе стаканчиковой конструкции цинковый электрод 'имеет форму стакана (рис, 2-13), внутри которого рас- положен положительный электрод — угольный стержень.
Угольный электрод окружен деполяризатором из двуокиси марганца, графита н сажи. Цинковый стакан заГалккоаоолаа гмолка полняется электролитом— водным раствором хлорис- ~Ю~Д™ того аммония (нашатыря) с добавлением крахмала в . 4амегаал качестве загустнчеля. Элек- короака (~акал) тродвнжущая сила элемента Е=1,5 В.
Номинальным разряд- АооолкРаоамоР ным током элемента назыф Я, алокогроо тельный ток,,допускаемый при его эксплуатации. Ем- че"акР костью элемента назыу Ц~ вается количество алека"„',~Дф~м ампер-часах (А ч), которое кодоккой можно получить от эле- мента за весь период его Рис. 2-13. Марганцевсгцинковый элемент (мцэ) стеканчнкевоге тина, работы'. Как отдельные эле- менты, так и собранные из них батареи широко применяются .в радиотехнике, аппаратуре проводной связи, для карманных фонарей, слуховых аппаратов и т.д. 61 лкктмтлитеры (вторичные влемеитм) Гальванические элементы, у которых после нх разряда возможен обратный процесс заряда, с преобразованием электрическон энергии в химическую, называются а к к у м у л я т о р а и и нли вторичными элементами. Наибольшее распространение получили аккумуляторы: свинцовые (кислотные) и кадмиево-никелевые, железо-никелевые и серебряно-цинковые (щелочные). С в и н ц о в ы й а к к у м у л я т а р состоит из двух блоков — пластин (рис.
2-14), погруженных в электролит — 25 — 35%-ный водный раствор серной кислоты. Положительные пластины нз металлического свинца для увеличения поверхности соприкосновения с электролитом имеют ребристую поверхность нли выполнены из свинцовых каркасов, заполненных активной массой (пере- кись свинца), Отрицательные пластины представляют собой свинцовые каркасы, заполненные активной массой в виде губчатого свинца. Пластины после изготовления подвергаются электролитической обработке — формировке. При разряде, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
