Сразу следует отметить, что устаревший термин "сила тока" в современной отечественной технической литературе используется уже нечасто и признан некорректным. Электрический ток характеризует не сила, а скорость и интенсивность перемещения заряженных частиц. А именно, количество заряда, прошедшее за единицу времени через поперечное сечение проводника. Основным параметром для постоянного тока является величина тока.
Единица измерения тока - Ампер. Величина тока 1 Ампер - перемещение заряда 1 Кулон за 1 секунду.
Единица измерения напряжения - Вольт. Величина напряжения 1 Вольт - разность потенциалов между двумя точками электрического поля, необходимая для совершения работы 1 Джоуль при прохождения заряда 1 Кулон.
Для выпрямителей и преобразователей часто бывает важными следующие параметры для постоянного напряжения или тока:
Размах пульсаций напряжения (тока) - величина, равная разности между максимальным и минимальным значениями. Коэффициент пульсаций - величина, равная отношению действующего значения переменной составляющей AC напряжения или тока к его постоянной составляющей DC.
Электрические цепи и их элементы
Электрическая цепь представляет собой совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, токе и напряжении. В электрической цепи постоянного тока могут действовать как постоянные токи, так и токи, направление которых остается постоянным, а значение изменяется произвольно во времени или по какому-либо закону.
Электрическая цепь состоит из отдельных устройств или элементов, которые по их назначению можно разделить на 3 группы. Первую группу составляют элементы, предназначенные для выработки электроэнергии (источники питания). Вторая группа -- элементы, преобразующие электроэнергию в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую, химическую и т. д.). Эти элементы называются приемниками электрической энергии (электроприемниками). В третью группу входят элементы, предназначенные для передачи электроэнергии от источника питания к электроприемнику (провода, устройства, обеспечивающие уровень и качество напряжения, и др.).
Источники питания цепи постоянного тока -- это гальванические элементы, электрические аккумуляторы, электромеханические генераторы, термоэлектрические генераторы, фотоэлементы и др. Все источники питания имеют внутреннее сопротивление, значение которого невелико по сравнению с сопротивлением других элементов электрической цепи.
Электроприемниками постоянного тока являются электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, нагревательные и осветительные приборы и др. Все электроприемники характеризуются электрическими параметрами, среди которых можно назвать самые основные -- напряжение и мощность. Для нормальной работы электроприемника на его зажимах (клеммах) необходимо поддерживать номинальное напряжение. Для приемников постоянного тока оно составляет 27, 110, 220, 440 В, а также 6, 12, 24, 36 В.
Графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения ее элементов и показывающее соединения этих элементов, называется схемой электрической цепи. В табл. 2 показаны условные обозначения, применяемые при изображении электрических схем.
Условные обозначения в электросхемах
|
Элемент гальванический или аккумуляторный или |
Контакты замыкающие с выдержкой времени |
|
Батарея элементов |
при замыкании |
|
Генератор электромеханический постоянного тока |
при размыкании |
|
Выключатель, контакт замыкающий |
при замыкании и размыкании |
|
Выключатель автоматический |
Предохранитель плавкий |
|
Контакты контактора и электрического реле: |
Обмотка контактора, магнитного пускателя и реле |
|
замыкающие |
Лампа накаливания осветительная |
|
размыкающие |
|
|
переключающие |
|
|
Лампа газоразрядная осветительная |
Конденсатор постоянной емкости |
|
Амперметр и вольтметр |
 Катушка индуктивности |
|
Резистор постоянный |
Диод полупроводниковый |
|
Резистор переменный |
Участок электроцепи, вдоль которого протекает один и тот же ток, называется ветвью. Место соединения ветвей электроцепи называется узлом. На электросхемах узел обозначается точкой. Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называется контуром электрической цепи. Простейшая электрическая цепь имеет одноконтурную схему, сложные электрические цепи -- несколько контуров.
Элементами электрической цепи являются различные электротехнические устройства, которые могут работать в различных режимах. Режимы работы как отдельных элементов, так и всей электрической цепи характеризуются значениями тока и напряжения. Поскольку ток и напряжение в общем случае могут принимать любые значения, то режимов может быть бесчисленное множество.
Режим холостого хода -- это режим, при котором тока в цепи нет. Такая ситуация может возникнуть при разрыве цепи. Номинальный режим бывает, когда источник питания или любой другой элемент цепи работает при значениях тока, напряжения и мощности, указанных в паспорте данного электротехнического устройства. Эти значения соответствуют самым оптимальным условиям работы устройства с точки зрения экономичности, надежности, долговечности и пр.
Режим короткого замыкания -- это режим, когда сопротивление приемника равно нулю, что соответствует соединению положительного и отрицательного зажимов источника питания с нулевым сопротивлением. Ток короткого замыкания может достигать больших значений, во много раз превышая номинальный ток. Поэтому режим короткого замыкания для большинства электроустановок является аварийным.
Согласованный режим источника питания и внешней цепи возникает в том случае, когда сопротивление внешней цепи равно внутреннему сопротивлению. В этом случае ток в цепи в 2 раза меньше тока короткого замыкания.
Самыми распространенными и простыми типами соединений в электрической цепи являются последовательное и параллельное соединение.
Важнейшим параметром электросети является сила тока - количественная величина, которая равняется величине заряда, проходящего через сечения проводника в течение определенного времени.
Величина тока взаимосвязана с используемыми в электрических сетях кабелями и устройствами безопасности. Чем больше сечение проводов , тем больший ток через них может протекать. Стандартные медные кабели для системы освещения с сечением 1,5 кв. мм. рассчитаны на силу тока, равную 16 А. Измерение переменного и постоянного тока необходимо проводить во всех электросетях с определенной периодичностью, так как от величины данной характеристики во многом зависит работоспособность и безопасность электроснабжения.
Какие устройства используются для измерения тока?
Сегодня существуют различные измерительные средства, позволяющие точно определить силу тока в бытовой электросети. Самыми распространенными измерителями являются:
- Амперметр - специализированное средство измерения силы тока. Используется только на уроках физики, в быту не применяется.
- Мультиметр - многофункциональное измерительное средство, позволяющее помимо тока проверять величину напряжения и другие характеристики электросистемы. Такие устройства широко распространены, используются профессиональными электриками и в бытовых условиях.
- Тестеры - это упрощенные и устаревшие мультиметры. Сегодня используются редко, но раньше были широко распространены.
- Современные измерительные клещи - устройство, не требующие предварительного разрыва цепи и отключения нагрузки. Позволяет легко и безопасно определить параметры любой электросистемы.
Самым удобным и распространенным средством для измерения силы тока является мультиметр . Данное устройство дает возможность определять различные параметры работы электросети, но работать с ним нужно осторожно, в частности, необходимо контролировать правильность выбранного режима. В стандартном устройстве на шкале представлено 7 положений:
- OOF – отключенное устройство.
- ACV – режим измерения переменного напряжения.
- DCV – измерение постоянного напряжения.
- ACA – режим измерения переменного тока.
- DCA – измерение постоянного тока.
- Ω — измерение сопротивления.
- hFE – измерение характеристик транзисторов.
При проверке величины тока щупы мультиметра должны подключаться последовательно с нагрузкой, все другие типы измерений требуют параллельного подключения.
На рисунке представлен пример правильного подключения устройства.
Для измерения переменного тока следует правильно выбрать режим, подключить устройство к разорванной цепи фазного проводника и провести необходимые испытания.
Для проверки постоянного тока один зажим мультиметра присоединяется к плюсовой клемме измеряемого аккумулятора или батареи, а второй - к проводу, через который осуществляется подключение потребителя электротока. Далее необходимо установить подходящий режим и провести измерительные работы.
Важно учитывать, что работа с мультиметром отличается определенной сложностью и может представлять серьезную опасность для человека. Все исследования должны проводиться после обесточивания сети и после проверки отсутствия напряжения на измеряемых участках системы. Любое соприкосновение с оголенными контактами проводов может привести к травматизму и даже смерти, потому новичкам не рекомендуется проводить такие работы самостоятельно.
Гораздо более простым и безопасным методом измерения силы тока в электрической цепи является методика с использованием клещей. На рисунке ниже представлен пример подключенного и готового к испытаниям устройства.
С помощью клещей даже новичок может провести измерения, не подвергая себя опасности. Пользователю нужно лишь включить соответствующий режим работы (для проверки бытовых сетей - режим измерения переменного тока), завести измеряемый проводник в специальное отверстие между усов устройства и провести испытания.
