Что представляет из себя электрическая цепь

Внутренняя и внешняя электрическая цепь

Определение 1

Электрической цепью в физике считается определенный комплекс разного рода элементов, соединенных между собой проводниками, основным назначением которого является протекание тока.

Ассортимент элементов электрической цепи достаточно широк. Так, они бывают:

линейного;
нелинейного;
пассивного;
активного типов.

Элементы электрической цепи

Каждая электрическая цепь будет включать в себя разноплановые объекты и устройства, формирующие специальные пути для прохождения электротока. С целью детального описания электромагнитных процессов, осуществляемых в каждом из них, на практике применяют такие понятия, как:

электродвижущая сила (представляет скалярную величину, характеризующую работу любых сил неэлектрического происхождения, функционирующих в квазистационарных цепях тока переменного или постоянного типа);
напряжение (считается физической величиной, равнозначной отношению работы электрического поля, которая будет затрачиваться на перенос электрозаряда из одной точки в другую (то есть между полюсами) к указанному заряду);
ток (характеризуется направленным потоком заряженных частиц).

Курсовая работа 450 руб.
Реферат 280 руб.
Контрольная работа 210 руб.

Замечание 1

Согласно условному распределению, все элементы электрической цепи подразделяются на три составные части. Первую представляют источники питания, вырабатывающие электроэнергию. Вторая характеризуется элементами, преобразующими электричество в иные виды энергии, больше известные в виде приемников. Третья часть составляют передающие устройства – провода и прочие установки, отвечающие за обеспечение соответствующего качества и уровня напряжения.

Внутренние и внешние части электрической цепи

Составными простейшей электрической цепи являются: источник, один или несколько приемников электроэнергии с последовательным соединением и соединительные провода.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/elektricheskie_cepi_-_chto_eto/vnutrennyaya_i_vneshnyaya_elektricheskaya_cep/

Электрические цепи для чайников: определения, элементы, обозначения

Эта статья для тех, кто только начинает изучать теорию электрических цепей. Как всегда не будем лезть в дебри формул, но попытаемся объяснить основные понятия и суть вещей, важные для понимания. Итак, добро пожаловать в мир электрических цепей!

Хотите больше полезной информации и свежих новостей каждый день? Присоединяйтесь к нам в телеграм.

Электрические цепи

Электрическая цепь – это совокупность устройств, по которым течет электрический ток.

Рассмотрим самую простую электрическую цепь. Из чего она состоит? В ней есть генератор – источник тока, приемник (например, лампочка или электродвигатель), а также система передачи (провода). Чтобы цепь стала именно цепью, а не набором проводов и батареек, ее элементы должны быть соединены между собой проводниками. Ток может течь только по замкнутой цепи. Дадим еще одно определение:

Электрическая цепь – это соединенные между собой источник тока, линии передачи и приемник.

Конечно, источник, приемник и провода – самый простой вариант для элементарной электрической цепи. В реальности в разные цепи входит еще множество элементов и вспомогательного оборудования: резисторы, конденсаторы, рубильники, амперметры, вольтметры, выключатели, контактные соединения, трансформаторы и прочее.

Электрическая цепь

Кстати, о том, что такое трансформатор, читайте в отдельном материале нашего блога.

По какому фундаментальному признаку можно разделить все цепи электрического тока? По тому же, что и ток! Есть цепи постоянного тока, а есть – переменного. В цепи постоянного тока он не меняет своего направления, полярность источника постоянна. Переменный же ток периодически изменяется во времени как по направлению, так и по величине.

Сейчас переменный ток используется повсеместно. О том, что для этого сделал Никола Тесла, читайте в нашей статье.

Элементы электрических цепей

Все элементы электрических цепей можно разделить на активные и пассивные. Активные элементы цепи – это те элементы, которые индуцируют ЭДС. К ним относятся источники тока, аккумуляторы, электродвигатели. Пассивные элементы – соединительные провода и электроприемники.

Приемники и источники тока, с точки зрения топологии цепей, являются двухполюсными элементами (двухполюсниками). Для их работы необходимо два полюса, через которые они передают или принимают электрическую энергию. Устройства, по которым ток идет от источника к приемнику, являются четырехполюсниками. Чтобы передать энергию от одного двухполюсника к другому им необходимо минимум 4 контакта, соответственно для приема и передачи.

Резисторы – элементы электрической цепи, которые обладают сопротивлением. Вообще, все элементы реальных цепей, вплоть до самого маленького соединительного провода, имеют сопротивление. Однако в большинстве случаев этим можно пренебречь и при расчете считать элементы электрической цепи идеальными.

Существуют условные обозначения для изображения элементов цепи на схемах.

Кстати, подробнее про силу тока, напряжение, сопротивление и закон Ома для элементов электрической цепи читайте в отдельной статье.

Вольт-амперная характеристика – фундаментальная характеристика элементов цепи. Это зависимость напряжения на зажимах элемента от тока, который проходит через него. Если вольт-амперная характеристика представляет собой прямую линию, то говорят, что элемент линейный. Цепь, состоящая из линейных элементов – линейная электрическая цепь. Нелинейная электрическая цепь – такая цепь, сопротивление участков которой зависит от значений и направления токов.

Какие есть способы соединения элементов электрической цепи? Какой бы сложной ни была схема, элементы в ней соединены либо последовательно, либо параллельно.

При решении задач и анализе схем используют следующие понятия:

Ветвь – такой участок цепи, вдоль которого течет один и тот же ток;
Узел – соединение ветвей цепи;
Контур – последовательность ветвей, которая образует замкнутый путь. При этом один из узлов является как началом, так и концом пути, а другие узлы встречаются в контуре только один раз.

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Что убивает человека напряжение или сила тока

Чтобы понять, что есть что, взглянем на рисунок:

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Классификация электрических цепей

По назначению электрические цепи бывают:

Силовые электрические цепи;
Электрические цепи управления;
Электрические цепи измерения;

Силовые цепи предназначены для передачи и распределения электрической энергии. Именно силовые цепи ведут ток к потребителю.

Также цепи разделяют по силе тока в них. Например, если ток в цепи превышает 5 ампер, то цепь силовая. Когда вы щелкаете чайник, включенный в розетку, Вы замыкаете силовую электрическую цепь.

Электрические цепи управления не являются силовыми и предназначены для приведения в действие или изменения параметров работы электрических устройств и оборудования. Пример цепи управления – аппаратура контроля, управления и сигнализации.

Электрические цепи измерения предназначены для фиксации изменений параметров работы электрического оборудования.

Расчет электрических цепей

Рассчитать цепь – значит найти все токи в ней. Существуют разные методы расчета электрических цепей: законы Кирхгофа, метод контурных токов, метод узловых потенциалов и другие. Рассмотрим применение метода контурных токов на примере конкретной цепи.

Сначала выделим контуры и обозначим ток в них. Направление тока можно выбирать произвольно. В нашем случае – по часовой стрелке. Затем для каждого контура составим уравнения по 2 закону Кирхгофа. Уравнения составляются так: Ток контура умножается на сопротивление контура, к полученному выражению добавляются произведения тока других контуров и общих сопротивлений этих контуров. Для нашей схемы:

Полученная система решается с подставкой исходных данных задачи. Токи в ветвях исходной цепи находим как алгебраическую сумму контурных токов

Какую бы цепь Вам ни понадобилось рассчитать, наши специалисты всегда помогут справится с заданиями. Мы найдем все токи по правилу Кирхгофа и решим любой пример на переходные процессы в электрических цепях. Получайте удовольствие от учебы вместе с нами!

Источник: https://zaochnik.ru/blog/elektricheskie-cepi-dlya-chajnikov-opredeleniya-elementy-oboznacheniya/

Вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь»

Виктор ЖданкинCTA 2/99В предыдущей статье [1], опубликованной в «СТА» 2/98, были представлены различные методы защиты, применение которых позволяет снизить опасность взрыва или пожара на участках производства с наличием взрывоопасной среды, либо там, где существует потенциальная опасность появления такой среды. Вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» и виды защиты, основанные на идее изоляции, являются методами, которые ограничивают взрыв взрывоопасной смеси в пределах оболочки или изолируют электрооборудование от взрывоопасной атмосферы посредством защитного газа (воздуха или инертного газа). В обоих случаях требуется применение специальных оболочек, особой прокладки электрических проводов и размещение оборудования согласно определенным правилам, что требует значительных капитальных вложений.Искробезопасная электрическая цепь определяется как цепь, в которой разряды или термические воздействия, возникающие во время нормального режима работы электрооборудования, а также в аварийных режимах, не вызывают воспламенения взрывоопасной смеси.Вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» основывается на поддержании искробезопасного тока (напряжения, мощности или энергии) в электрической цепи. При этом под искробезопасным током (напряжением, мощностью или энергией) имеется в виду наибольший ток (напряжение, мощность или энергия) в электрической цепи, образующий разряды, который не вызывает воспламенения взрывоопасной смеси в предписанных соответствующими стандартами условиях испытаний. К такого рода стандартам можно отнести: ГОСТ 22782.5-78 «Электрооборудование взрывозащищенное с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» или международные стандарты IEC 79-3 Spark Test Apparatus for Intrinsically Safe Circuits, IEC 79-11 Construction and Test of Intrinsically Safe and Associated Apparatus.В Соединенных Штатах Америки правомочной организацией по классификации взрывоопасных зон является Государственная ассоциация пожарной охраны (National Fire Protection Association — NFPA). NFPA отвечает за соблюдение Государственных электротехнических норм (National Electrical Code), североамериканского стандарта на взрывозащищенное электрооборудование с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь», нормативных документов NFPA 70, NFPA 493.Статья 500 Государственных электротехнических норм оговаривает применение электрооборудования во взрывоопасных зонах и определяет классификацию зон для возможных групп взрывоопасных веществ и величин температур самовоспламенения.NFPA 493 относится к виду взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» и является авторитетным источником, на котором базируются стандарты для испытательных лабораторий таких, например, как Factory Mutual Research Corporation — FM (стандарт FM 3610) и Underwriters Laboratories — UL (cтандарт UL 913).Североамериканский стандарт является равнозначным Европейскому стандарту EN 50.020 для уровня взрывозащиты «ia». Эти стандарты идентичны в части сертификации электрооборудования по отношению к существующей опасности: газ, пыль и температура воспламенения — и в части характеристик искробезопасности для омической, индуктивной и емкостной цепей. Различия лежат в обозначениях групп, в градациях величин температур самовоспламенения и в назначении коэффициентов искробезопасности.

Основные типы электрических цепей

Вспомним простейшие электрические цепи и рассмотрим их с точки зрения искробезопасности.Типовая электрическая цепь содержит источник напряжения U, сопротивление R, индуктивность L, емкость С и переключатель S, соединенные, как показано на рис. 1.Рис. 1. Cхема электрическая типовой искробезопасной цепиДля анализа электрической цепи на искробезопасность необходимо рассматривать реактивные элементы цепи (индуктивности и емкости), которые способны накапливать и отдавать энергию. Когда переключатель, расположенный в опасной зоне, разомкнут, конденсатор накапливает электрическую энергию, которая выделяется при замыкании переключателя, образуя электрическую искру. Таким же образом при замкнутом переключателе индуктивность накапливает магнитную энергию, которая выделяется в виде электрической дуги при размыкании переключателя. Значение энергии, выделяемой электрической цепью, должно быть ниже минимальной энергии поджигания газовоздушной смеси, присутствующей в опасной зоне.Теоретическое определение точного значения энергии, накопленной в электрической цепи, не всегда возможно, особенно если вырабатываемая источником энергия выше энергии, накопленной реактивными элементами. По этой причине характеристики искробезопасных электрических цепей представляются в виде соотношения между электрическими параметрами цепи, напряжением, током и минимальной энергией поджигания опасной атмосферы.Электрическая цепь любой сложности может быть последовательно рассмотрена как омическая, индуктивная и емкостная. Если критерии безопасности отвечают различным типам цепей, то исходная цепь может считаться искробезопасной.Определение воспламеняющего тока для индуктивной, омической или емкостной цепи производится с помощью установок для контрольных испытаний электрических цепей на искробезопасность. Детальное описание методики определения воспламеняющего тока и напряжения и построения характеристик искробезопасности приводится в ГОСТ 22782.5-78 «Электрооборудование взрывозащищенное с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь». Стандарт полностью соответствует документам МЭК 79-3 (1972 г.) и 79-11 (1976 г.) в части основных технических требований и методов испытаний. Характеристики искробезопасности строятся в прямоугольной системе координат с логарифмическим масштабом. Экспериментальные точки (воспламеняющие параметры) определяются для цепей с индуктивностью 1,10,100 мкГн; 1,10, 100 мГн; 1,10 Гн и т. д. или с емкостью 100, 1000, 10000, 100000 пФ; 1,10, 100 мкФ и т. д., с разрядными резисторами 1,10, 100, 1000 Ом и т.д. Величины напряжения принимаются, исходя из удобства их дальнейшего использования. Обычно используют ряд 7,5; 15; 24; 30; 45; 70; 120 В.Омическая цепьЭлектрическая цепь считается омической, если реактивные сопротивления (индуктивность или емкость) равны нулю или незначительны (рис. 2).Рис. 2. Схема электрическая омической цепиЭнергия в этом типе электрической цепи зависит от напряжения источника питания U и тока, ограниченного резистором R. В этом случае трудно установить соотношение минимальной энергии поджигания и состояния в цепи, при котором образуется искра.Экспериментальные исследования этого типа электрической цепи доказывают, что способность к воспламенению взрывоопасных смесей зависит от напряжения в режиме холостого хода U х.х. и тока короткого замыкания I к.з. Зависимости минимального воспламеняющего тока от напряжения источника в омической цепи (индуктивность менее 10-4 Гн) для всех представительных взрывоопасных смесей показаны на рис. 3. Для определения значения искробезопасного тока (напряжения) необходимо при заданных электрических параметрах цепи определить минимальный воспламеняющий ток (напряжение) заданной взрывоопасной смеси и разделить его на коэффициент искробезопасности, т.е. на 1,5. При расчете цепей переменного тока необходимо принимать амплитудные значения тока и напряжения.Рис. 3. Зависимости минимального воспламеняющего тока от напряжения источника в омической цепи(индуктивность менее 10-4 Гн): 1- группа I (метано-воздушная смесь); 2 — подгруппа IIА (пентано-воздушная смесь); 3 — подгруппа IIВ (этилено-воздушная смесь);4 — подгруппа IIO (водородно-воздушная смесь)

Индуктивная цепь

Электрическая цепь считается индуктивной, если реактивное сопротивление, определяемое индуктивностью цепи, выше активного сопротивления. Схема электрическая индуктивной цепи приведена на рис. 4.

Рис. 4. Схема электрическая индуктивной цепи

Максимальный ток, протекающий в цепи при замкнутом переключателе, определяется как
I= U/R

Индуктивность накапливает энергию в количестве
E=1/2LI2

Когда цепь размыкается, напряжение на индуктивности (UL= L dI/dt) суммируется с энергией источника напряжения. Магнитная энергия, накопленная в индуктивности, и энергия источника выделяются в виде электрической дуги.

На рис. 5 приводятся зависимости минимального воспламеняющего тока от индуктивности цепи и напряжения источника для метано-воздушной смеси (группа I).

Рис. 5. Зависимости минимального воспламеняющего тока от индуктивности цепи и напряжения источника для метано-воздушной смеси (группа I) при

напряжениях источника: 1- 12 В; 2- 24 В; 3- 70 В

Зависимости минимальных воспламеняющих токов от индуктивности для других представительных взрывоопасных смесей можно найти в [2].

Емкостная цепь

Электрическая цепь считается емкостной, если реактивное сопротивление, определяемое емкостью цепи, выше активного сопротивления.

Емкостная цепь изображена на рис. 6.

Рис. 6. Схема электрическая емкостной цепи

Kогда цепь разомкнута, конденсатор заряжается до напряжения U; в момент замыкания цепи энергия, накопленная конденсатором (Е=1/2 СU2), выделяется в виде электрической искры. Разряд конденсатора является неполным и происходит не мгновенно.

Резистор, включенный в цепь разряда конденсатора, увеличивает время разряда, рассеивает часть энергии, накопленной конденсатором, и таким образом ограничивает энергию, выделяемую в месте контакта.

Зависимости минимального воспламеняющего напряжения от емкости цепи и сопротивления ограничительного резистора для пентано-воздушной смеси приведены на рис. 7.

Рис. 7. Зависимости минимального воспламеняющего напряжения от емкости цепи и сопротивления ограничительного резистора для пентано-воздушной смеси:

1- R=10 кОм; 2- R=1,0 кОм; 3- R=0,1 кОм; 4- R=0,01 кОм; 5- R=0

Классификация взрывозащищенного электрооборудования

В стандартах на электрооборудование с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» рассматриваются три типа устройств:

искробезопасное электрооборудование,
связанное электрооборудование.

Элементарные устройства

К элементарным устройствам относятся такие, в которых не превышается ни одно из следующих значений: 1,2 В; 0,1 А; 20 мкДж; 25 мВт.

К этой категории относятся пассивные воспринимающие элементы (термопары, резистивные датчики, контакты, светодиоды и т.д.), которые могут быть непосредственно размещены на опасных участках. Они не требуют сертификации и маркировки.

Искробезопасное электрооборудование

Искробезопасным электрооборудованием является электрооборудование, у которого внешние и внутренние электрические цепи искробезопасны. Внешнее оборудование (выходные элементы, преобразователи «ток-давление», клапаны соленоидов и т.д.), применяющееся во взрывоопасных зонах, должно быть сертифицировано на искробезопасность. Сертификация основывается на максимальном уровне энергии (группа газа) и величине температуры самовоспламенения.

Маркировка электрооборудования, устанавливаемого во взрывоопасных условиях, должна содержать обозначения уровня искробезопасной цепи.

Источник: http://www.rts.ua/rus/forpro/611/0/15/

Пропуски зажигания в двигателе: 4 основные причины

Двигатель внутреннего сгорания – это довольно сложный агрегат, состоящий из огромного количества компонентов, некоторые из которых должны срабатывать в четко определенной последовательности и в четко определенный момент.

Поломка, заклинивание, износ и загрязнение деталей двигателя влекут за собой массу проблем.

Одни дефекты могут стать причиной пропусков зажигания во всех цилиндрах двигателя, другие дефекты – только в одном из цилиндров (на этом сайте можно найти оригинальные двигатели для китайской спецтехники).

Иногда достаточно трудно выяснить причину пропусков зажигания, поскольку задействовано очень много деталей двигателя. Ниже описаны самые распространенные причины, которые помогут правильно диагностировать проблему.

4 основные причины пропусков зажигания в цилиндрах двигателя

№1. Проблема в системе зажигания

Такая проблема часто вызвана износом свечей зажигания или несоответствующим межэлектродным зазором. Дело в том, что наконечники свечей хрупкие, а сами свечи зажигания имеют относительно короткий срок службы. В случае слишком большого межэлектродного зазора искра не способна преодолеть расстояние между центральным и боковым электродами. А отсутствие искры означает отсутствие воспламенения топливной смеси в цилиндрах двигателя.

Катушки зажигания (и распределители) преобразуют относительно низкое напряжение аккумуляторной батареи в высокое напряжение, необходимое для свечей зажигания. Со временем эти компоненты изнашиваются под воздействием теплоты, которая вырабатывается при каждом срабатывании. Если изоляция катушки зажигания изношена, электричество может идти не на свечу зажигания или проводку, а в другом направлении.

Распределитель представляет собой вращающийся механизм, поэтому тоже подвержен износу. Иногда попавшие под крышку распределителя загрязняющие вещества, углеродистые соединения или вода препятствуют подаче распределителем напряжения к проводам. Оказавшаяся в крышке распределителя вода вполне может затруднить и даже сделать невозможным запуск двигателя.

Преждевременная или запоздалая подача искры приводит к тому, что воспламенение топливной смеси в цилиндрах происходит в несоответствующий момент, в результате чего смесь сгорает не полностью и двигатель начинает работать с перебоями. Проверьте правильность регулировки распределителя, воспользовавшись стробоскопом.

Некоторые старые автомобили оснащены двигателем с электронной синхронизацией впрыска топлива (EFI), который имеет датчик, регулируемый аналогичным образом (например датчик угла поворота распределительного вала в старой Mazda MX-5 Miatas). Детальное описание можно найти в инструкции по ремонту автомобиля.

Еще одной причиной неисправности могут оказаться провода свечей зажигания, которые изнашиваются быстрее, чем катушки зажигания. Свечи с изношенными проводами могут подавать слабую искру, с перебоями либо вовсе ее не подавать.

В таком случае необходимо выполнить проверку с использованием стробоскопа или мультиметра с замером индуктивности. Датчик индуктивности устанавливается вокруг провода свечи зажигания, а устройство считывает показания при каждом срабатывании провода.

Если стробоскоп не загорается или мультиметр показывает низкое или нулевое значение напряжения, это говорит о наличии проблемы.

Но не сбрасывайте со счетов и более простые вещи. Проверьте надежность подсоединения проводов к катушкам и свечам зажигания. Можно отсоединить и проверить каждый проводок на наличие коррозии. Ржавчина может привести к образованию зазоров между катушками, проводами и свечами зажигания, вызвав сбой в работе двигателя.

№2. Проблемы с топливом

Залитый в бак «неправильный» бензин (старый или с несоответствующим октановым числом) может вызвать пропуски зажигания в двигателе. Изношенные или загрязненные топливные форсунки могут ограничивать подачу топлива в цилиндры, что влечет за собой нарушение соотношения компонентов воздушно-топливной смеси. Вследствие засорения топливного фильтра происходит снижение давления, что также приводит к уменьшению объема подаваемого топлива.

№3. Электрические проблемы

Иногда электрическая неисправность находится за пределами системы зажигания. Например, если речь идет о неисправном датчике массового расхода воздуха.

Любые проблемы с блоком управления или электропроводкой могут препятствовать передаче сигнала, несущего данные об объеме впрыскиваемого топлива, моменте впрыска, подаче искры и т.д. Свечи зажигания генерируют электромагнитные частоты (по принципу работы датчика индуктивности).

Такие частоты от проводов свечей зажигания иногда могут создавать электрический шум, который перекрывает сигналы, подаваемые расположенными рядом датчиками или БУД, хотя это и не часто случается с автомобилями серийного производства.

№4. Механические проблемы

Поскольку двигатель включает в себя множество движущихся деталей, стоит проверить его и на предмет механических поломок.

Трещины могут вызвать утечку вакуума, а соскочивший ремень или цепь ГРМ неизменно приводит к нарушению синхронизации фаз газораспределения (открытие и закрытие клапанов двигателя).

Движущиеся компоненты, например, поршень, шатун или коренной подшипник, могут сломаться, а такие компоненты как уплотнения и пружины клапанов, прокладки и головка блока цилиндров – износиться.

Выход клапанов из строя считается довольно распространенной проблемой. Углеродистые отложения в зоне седел клапанов цилиндров препятствуют полному закрытию клапанов. В случае заклинивания клапана EGR отработавшие газы снова попадают во впускной коллектор или воздушно-топливная смесь удаляется из цилиндров, не успев сгореть.

Источник: http://varjag.net/propuski-zazhiganiya-v-dvigatele-4-osnovnye-prichiny/