RADIOFUN.RU

сайт для радиолюбителей

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Постоянный ток

Работа и мощность постоянного тока

Прохождение электрического тока по проводнику сопряжено с затратой, определенного количества энергии. Мерой количества энергии, затрачиваемой в единицу времени, является мощность:

P=A/t

где Р - мощность; А - количество затраченной энергии (работа) за время t.

По этой формуле, приведенной к виду

А = Pt

можно рассчитывать затрату энергии с целью определения стоимости эксплуатации электрооборудования.

Мощность в электрической цепи постоянного тока однозначно связана с сопротивлением этой цепи и про­ходящим по ней током:

Р = I2R            (3-12)

где I - ток, R - сопротивление.

Произведя подстановки с помощью закона, Ома, можно также получить:

Р = UI              (3-12а) 
и   
P=U2/R
           (3-12б)

где U - напряжение на концах цепи с сопротивлением R.

Если не вся подводимая (Рподв) к цепи мощность расходуется в ней полезно (Рпол), то говорят о коэффициенте полезного действия (КПД) цепи, источника и т. п.

h = Рпол/Рподв

Так как КПД всегда меньше единицы, то его обычно выражают в процентах

Очень важными вопросами являются режимы исполь­зования источников тока, при которых достигается максимальное значение КПД или наибольшая «отдача».

На основании закона Ома для всей цепи любой реаль­ный источник тока можно представить эквивалентным генератором (рис. 3-6, в), состоящим из последовательно соединенных генератора Е с нулевым внутренним сопро­тивлением и отдельного сопротивления Rвн. Нагружая такой генератор сопротивлением Rн, в зависимости от соотношения Rн и Rвн можно получить резко отличные режимы работы источника тока.

Если Rн >> Rвн, то полное сопротивление цепи прак­тически равно сопротивлению нагрузки. При этом изме­нение величины Rн меняет ток в цепи, но почти не сказы­вается на напряжении, которое оказывается все время весьма близким к значению ЭДС, т. е. Umax=E

Такой режим использования источника называют режимом генератора напряжения. Он является основным режимом работы батарей и аккумуляторов. В режиме генератора напряжения КПД очень близок к 100%, однако мощность, отдаваемая во внешнюю цепь, невелика, ибо от источника отбираются небольшие токи.

Если взять малые сопротивления нагрузки Rн <<Rвн, то полное сопротивление цепи практически будет равно внутреннему сопротивлению источника Rвн. При этом напряжение на нагрузке составляет малую долю ЭДС источника и сильно зависит от сопротивле­ния Rн, а ток в цепи не зависит от Rн и очень близок к значению тока короткого замыкания:

I маx = E/Rвн

Такой режим называют режимом генератора тока. Он широко используется в усилителях на пентодах, внутреннее сопротивление которых обычно во много раз превышает сопротивление нагрузки. При этом КПД источника очень мал (единицы процентов и меньше), а мощность, отбираемая от источника во внешнюю цепь, также оказывается незначительной.

Наконец, третьим режимом, широко употребляемым в схемах с транзисторами, является режим согласования, характеризующийся равенством сопротивления нагрузки внутреннему сопротивлению генератора (Rн =Rвн). При этом напряжение на нагрузке равно половине ЭДС (U= 0,5 Е), а ток - половине тока короткого замыка­ния ( I= 0,5 Iмаx); мощность же, отбираемая внешней цепью, максимальна и равна

Рmax=E2/(4Rвн)  

При этом КПД источника составляет 50%. Максимальную мощность Рмах, которую способен отдать источник в нагрузку в режиме согласования, часто называют также располагаемой мощностью генера­тора Ррасп.


Допустимая нагрузка

Электрический ток, проходя по проводнику, нагревает его. Чем больше ток и чем меньше при данном токе площадь сечения провода, тем сильнее нагревается провод. Чтобы нагрев приборов током не был бы очень сильным, площадь сечения проводов должна выбираться в соответствии с нагрузочным током. Нагревание прибора в значительной степени зависит и от его конструкции: чем лучше условия охлаждения, тем меньше прибор будет нагреваться.

При расчетах проводов пользуются допустимой в раз­ных случаях плотностью тока, т. е. допустимым значением тока на 1мм2 площади сечения провода. В наиболее рас­пространенных случаях радиоремонтной практики руко­водствуются следующими предельными значениями плот­ности тока y:

1. Для реостатов и балластных проволочных сопро­тивлений, выполненных на фарфоровых или керамических каркасах одним слоем голой проволоки, y = 6-10 а/мм2. Для обмоток электромагнитов, реле, звонков, рассчитанных на кратковременные включения, у = 4-5 а/мм2.

3. Для обмоток трансформаторов мощностью до 75 Вт, а также для обмоток дросселей, реле и проволочных сопротивлений с многослойной намоткой (например, сопротивле­ния сеточного смещения), рассчитанных на длительное включение, y = 2-3 а/мм2, то же мощностью 75-300 Вт y= 1,5 а/мм2.

4. Для шунтов и добавочных сопротивлений в измерительной аппаратуре y <1 а/ мм2.  

5. Для нагревательных приборов в зависимости от материала проволоки, конструкции прибора и условий работы y = 8-20 а/мм2.

Определение диаметра провода на заданный ток при допустимой плотности тока, у производят по формуле:


где d - необходимый диаметр провода, мм; - ток, А; y - плотность тока, а/мм2.

При выборе для радиоаппаратуры непроволочных сопротивлений руководствуются мощностью, рассеивае­мой на сопротивлении при работе аппарата. Непроволоч­ные сопротивления выпускаются на различные нормально рассеиваемые мощности (0.25, 0.5, 1, 2 вт или больше) . При установке сопротивления в аппарат надо следить за тем, чтобы выделяемая в сопротивлении мощность не превышала норму.

Если под руками не имеется сопротивления на необ­ходимую нагрузку, то прибегают к соединению несколь­ких сопротивлений, причем, чтобы не усложнять pacче­тов, рекомендуется соединять одинаковые сопротивления.

Проволочные сопротивления, рассчитанные на мень­ший ток, чем надо, соединяют параллельно, причем надо соединить столько сопротивений, во сколько раз допустимый для них ток меньше требующегося. Например, если ток в цепи составляет 0,3А, а в нашем распоряжении имеются сопротивления, рассчитанные на ток в 0,1А, то для вклю­чения в указанную цепь надо соединить параллельно три таких сопротивления. Но чтобы при этом их общее сопро­тивление было равно заданному, величина каждого из соединяемых сопротивлений должна быть  в три раза меньше заданной. Если в приведенном примере требуется сопротивление на 150 Ом, то каждое из трех соединяемых сопротивлений должно иметь 450 Ом.

Если при намотке проволочных сопротивлений не ока­жется под руками провода на необходимую нагрузку током, то намотку можно производить более тонким про­водом, но вести ее сразу в два или три провода. При намотке в два провода диаметр проводов может быть взят в 1,4 раза меньше против нормы, а при намотке в три провода ­в 1,8 раза.


Тепловое действие тока

Электрическая  мощность расходуется на нагрев сопротивления R. Количество тепла, выделяемого в течение промежутка времени t, равно работе тока за это время:

Q = I2Rt


Магнитное действие тока

Важнейшим техническим применением магнитного действия тока является преоб­разование энергии электрического тока в механическое движение. На этом принципе строятся многие электро­акустические приборы (громкоговорители, телефоны), электроизмерительные приборы, реле и пр. Обязательной частью таких приборов является электромагнит (катушка со стальным сердечником) или соленоид (катушка без сердечника). В некоторых типах таких приборов бывает по две катушки. Кроме того, в электромагнитных приборах используются магнитопроводы, постоянные магниты и специальные проводники для индуктированных токов.

                                                                    ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ...

 

Поиск по сайту