1.2. Электрическая цепь и ее элементы
Электрическая цепь – совокупность устройств (элементов), предназначенных для направленного движения электрических зарядов (электрического тока) и связанных с ним электромагнитных процессов.
Электрическая цепь служит для генерирования, передачи и преобразования электрической (электромагнитной) энергии и сигналов.
Основные элементы электрической цепи – источники, приемники и линии передачи.
Источник электрической энергии и сигналов – устройство, преобразующее различные виды энергии неэлектромагнитной природы в электромагнитную (гальванический элемент, аккумулятор, электромеханический генератор).
Приемник электрической энергии и электрических сигналов – устройство, преобразующее электрическую энергию в другие виды энергии (электротермические устройства, электрические лампы, резисторы, электрические двигатели).
Линия передачи электрической энергии и электрических сигналов – проводники (материалы, среды, имеющие свободные заряды) и электромагнитные поля, с помощью которых осуществляется передача электрической энергии и сигналов от источников к приемникам.
Кроме того, элементами электрической цепи могут быть преобразовательные, коммутационные и измерительные устройства (приборы).
Преобразователь электрической энергии – устройство, преобразующее параметры (напряжение, ток, их форму, величину, частоту) электромагнитной энергии (трансформаторы, выпрямители, инверторы, преобразователь частоты).
Коммутационные устройства предназначены для изменения режима работы электрической цепи: отключение и включение источников, приемников, изменения параметров участков цепи. Это контакторы, переключатели, выключатели, разъединители.
Измерительные устройства – приборы для измерения различных параметров электромагнитных процессов, протекающих в электрической цепи (амперметры, вольтметры, ваттметры и т.д.).
Схема электрической цепи – графическое изображение электрической цепи, содержащее условные изображения ее элементов и показывающее соединение этих элементов.
ЕСКД «Обозначения условные графические в схемах». ГОСТ 2.721-74 – 2.758-81.
Приемники, источники:
–элемент
гальванический;
–лампа
накаливания;
–генератор
постоянного тока электромеханического
типа;
–резистор;
–потенциометр;
–реостат;
–катушка
индуктивности;
–конденсатор.
Коммутационные устройства:
–нормально
разомкнутый контакт;
–нормально
замкнутый контакт;
–переключающий
контакт.
Показывающие приборы (A, V, W):
Преобразовательные устройства:
–воздушный
трансформатор;
–диодный
мост (двухполупериодный выпрямитель);
–инвертор.
Принципиальная схема электрической цепи – схема электрической цепи, изображающая соединение реальных элементов этой цепи.
Пример. Простейшая электрическая цепь – гальванический элемент, соединенный с лампой накаливания через выключатель с помощью соединительных проводов. Для измерения напряжения и тока в цепь включены вольтметр и амперметр.
Функциональная (структурная, блок-схема) – схема электрической цепи, изображающая соединение отдельных блоков сложной электрической цепи, выполняющих определенные функции (усиление, выпрямление, инвертирование т.д.)
Двухполюсник – часть электрической цепи, которая рассматривается относительно двух каких-либо зажимов.
Четырехполюсник – часть электрической цепи, имеющая два входных и два выходных зажима.
Активная цепь – часть электрической цепи, в которой действуют источники электрической энергии.
Пассивная цепь – часть электрической цепи, в которой нет источника электрической энергии.
Схема замещения электрической цепи
Ни функциональная, ни принципиальная схемы электрических цепей не отражают количественную сторону электромагнитных процессов, которые имеют место в элементах цепи и которые определяют режим работы этой цепи независимо от конструкции и физической природы этих элементов.
Схема замещения(расчетная математическая модель, эквивалентная)электрической цепи–схема электрической цепи, изображающая соединения абстрактных, идеальных элементов, с достаточным приближением отображающих электромагнитные процессы в электрической цепи.
В теории электрических цепей реальные элементы, из которых составляется электрическая цепь, заменяются абстрактными идеальными элементами с определенными свойствами.
Какие же это элементы? И какие электромагнитные процессы они отражают?