В чем может причина падения силы тока

Что такое «падение напряжения» и почему на низком напряжении провода нужны толще?

Кроме обычной проводки на 220 Вольт, нам иногда приходится иметь дело с низковольтными цепями: напряжением 12, 24 и 36 Вольт, например в автомобиле, при подключении светодиодных лент и в проводке бани/сауны.

Подбор проводов для этих цепей, кроме обычной проверки толщины меди в зависимости от силы тока, ведётся также на падение напряжения. Что это такое и как его посчитать — читайте в нашей небольшой статье!

Закон Ома в проводах

Георг Ом не может поверить, что ты не знаешь его закон

Закон Ома, как говорится, работает везде, даже если мы о нём не подозреваем. Его сущность сводится к простой зависимости:

Сила тока = Напряжение / Сопротивление

Напряжение, приложенное к обоим концам цепи, пытается вызывать в ней ток — и вызывает, но сила этого тока зависит от материала цепи и её толщины. Если цепь «охотно» проводит ток, его сила будет большой, а те цепи, которые сопротивляются «изо всех сил», пропустят через себя лишь мизерное количество электрической энергии. Так, например, ведут себя изоляторы.

Закон Ома и его «исполнители»

Провода, как мы знаем, проводят ток достаточно хорошо. Но и они имеют своё, пусть очень малое, сопротивление. А теперь посмотрим, что будет, если вывернуть зависимость, приведённую выше, «наизнанку»:

Напряжение = Сила тока * Сопротивление

Оказывается, напряжение на участке цепи равно произведению сопротивления этого участка на силу тока, которая по нему течёт. Если принять сопротивление за постоянную величину, получится, что падение напряжения (а это оно и есть) прямо пропорционально силе тока через провод и не зависит от напряжения на концах всей цепи в общем.

Поясним. Если приложить к проводу сопротивлением 1 Ом (например куску провода сечением 1 квадрат и длиной 50 метров) напряжение 220 Вольт и пропустим через него ток в 10 Ампер, на нём упадёт напряжение:

10 Ампер * 1 Ом = 10 Вольт

То есть, на выходе этого провода напряжение будет уже не 220 Вольт, а 210. Но если приложить к тому же проводу напряжение 12 Вольт с той же силой тока, как вы думаете, падение изменится? Конечно, нет, ведь ни сила тока, ни сопротивление не поменялись! И, если для напряжения 220 Вольт падение в 10 Вольт несущественно, то на 12 Вольтах оно катастрофически большое. Вы попросту не сможете ничего запитать, потому что на выходе кабельной линии получите ничтожные 2 Вольта (12 Вольт — 10 Вольт), от которых ничего не заработает.

Расчёт провода по падению напряжения

Для того, чтобы рассчитать падение напряжения на проводе, нужно выполнить следующий расчёт:

Падение напряжения (В) = 0,02 * длину провода (м) / сечение провода (квадрат) * силу тока (А)

Например, нам нужно подключить светодиодную ленту общей мощностью 144 Ватта (ток равен 144 Ватта/12 Вольт = 12 Ампер). Если взять провод сечением 0,75 квадрата и длиной 10 метров, то на нём упадёт:

0,02 * 10 метров / 0,75 * 12 Ампер = 3,2 Вольта

То есть, от блока питания до ленты дойдёт лишь (12 — 3,2) = 8,8 Вольта. Если лента и будет работать, то очень тускло. Для данного варианта лучше взять провод на 1,5 квадрата, а ещё лучше — на 2,5.

Заключение

Если вы имеете дело с низким напряжением, либо с длинными проводами, не забывайте подсчитывать падение напряжения — это не долго, но зато вы избежите неприятных сюрпризов, когда, например, сварочный аппарат, включённый в удлинитель на 50 метров, откажется работать.

Удачного ремонта и электромонтажа!

Источник

Что называется падением напряжения на участке цепи

На чтение 7 мин. Просмотров 368 Опубликовано 16.09.2019 Обновлено 14.09.2019

Работа электроприборов невозможна без определенных параметров сети. Они состоят из многих факторов. Один из них – сопротивление проводников электрическому току. Учитывая сечение при выборе проводов или кабелей, необходимо брать в расчет и падение напряжения.

Основные понятия

В чем может причина падения силы токаВольтметр

Падение напряжения – это величина, отраженная в изменении потенциала в разных частях проводника. Протекающий от источника по направлению к нагрузке ток меняет свои параметры в силу сопротивления проводов, но его направление остается неизменным. Измерить напряжение можно с помощью вольтметра:

  • двумя приборами в начале и конце линии;
  • поочередное измерение в нескольких местах;
  • вольтметром, подключенным параллельно кабелю.

Простейшая цепь – источник питания, проводник, нагрузка. Примером может быть лампа накаливания, включенная в розетку 220 В. Если замерить прибором напряжение на лампе, оно будет немного ниже. Падение возникло на сопротивлении лампы.

Напряжение или падение напряжения на участке цепи можно вычислять, применяя закон Ома, по формуле U = IR, где:

  • U – электрическое напряжение (вольт);
  • I – сила тока в проводнике (ампер);
  • R – сопротивление цепи или ее элементов (ом).
Читайте также:  Кровь в моче после операции причины

Зная две любые величины, можно вычислить третью. При этом нужно учитывать род тока – переменный или постоянный. Если в цепи несколько параллельно подключенных сопротивлений, расчет несколько усложняется.

Результат понижения напряжения

В чем может причина падения силы токаРаспространено явление, когда входное напряжение определяется ниже установленной нормы. Проседание по длине кабеля возникает по причине прохождения высокого тока, который вызывает увеличение сопротивления. Также потери возрастают на линиях большой протяженности, что характерно для сельской местности.

Согласно нормативам, потери от трансформатора до самого удаленного участка должны составлять не более 9%. Результат отклонения параметров от нормы может быть следующим:

  • сбой работы энергозависимых установок и оборудования, осветительных приборов;
  • выход электроприборов из строя при низких показателях напряжения на входе;
  • снижение вращающего момента при пуске электродвигателя или компрессорной установки;
  • пусковой ток приводит к перегреву и отключению двигателя;
  • неравномерная токовая нагрузка в начале линии и на удаленном конце;
  • осветительные приборы работают вполнакала;
  • потери электроэнергии, недоиспользование мощности тока.

Изменяются характеристики и параметры эксплуатации электрических приборов. Например, из-за слабой мощности увеличивается время нагрева воды бойлером. Снижение напряжения приводит к сбоям в электронике.

В рабочем режиме потери напряжения в кабеле могут быть до 5%. Это значение допустимо для сетей энергетической отрасли, так как токи большой мощности доставляются на дальние расстояния. К таким линиям предъявляются повышенные требования. Поэтому при потерях в быту следует уделить внимание вторичным сетям распределения энергии.

Причины падения напряжения

В чем может причина падения силы токаПерекос фаз в трехфазной цепи

Прежде всего нужно разобраться: это вина поставщика электроэнергии или потребителя. Проблемы с сетью возникают по таким причинам:

  • износ линий электропередач;
  • недостаточная мощность трансформаторов;
  • дисбаланс мощности или перекос фаз.

Эти проблемы связаны с поставщиком, самостоятельно их решить невозможно. Чтобы понять, правильно или нет работают высоковольтные линии, придется вызывать представителей энергосбыта. Они сделают замеры и составят заключение.

Удостовериться, что вина падения не связана с поставщиком, можно самостоятельно. Прежде всего, стоит выяснить у соседей, есть ли у них подобные проблемы. Для измерения напряжения в быту подойдет мультиметр. Его стоимость до 1000 рублей. Если прибор на входе в квартиру показывает нормальное напряжение, причину нужно искать в домашней сети.

Падать напряжение может из-за большой протяженности проводки. Когда длина сети превышает 100 метров, а сечение проводников 16 мм, колебания станут регулярными. Чтобы исправить ситуацию, придется менять проводку.

Слабые контакты – это дополнительное сопротивление току. К приборам он доходит в недостаточном количестве. К тому же неисправные контакты могут вызвать замыкание и привести к пожару. Чтобы нормализовать показатели, нужно заменить аварийный участок цепи и подгоревшие контакты.

Виновником может быть неправильное соединение проводов, идущих от ЛЭП к дому. Иногда вопреки требованиям безопасности соединяют медные провода с алюминиевыми или медные проводники соединены вместо клемм скруткой. Клеммы и зажимы изготовлены из некачественных материалов, либо срок их годности вышел.

Возможно, неисправность заключается в самом вводном аппарате. В этом случае его следует заменить.

Как рассчитать потери

В чем может причина падения силы токаЛинейная зависимость между напряжением и током

При расчете электрической линии отклонения напряжений не должны превышать регламентированных норм. Допустимые колебания для бытовых однофазных сетей – 209–231В, для трехфазной сети напряжение может варьироваться от 361 до 399 В.

Колебания силы тока и потребляемой мощности приводит к изменению напряжения в токопроводящих жилах возле потребителя. Поэтому при составлении схемы электропроводки необходимо учитывать допустимые потери.

В однофазной сети идет два провода, поэтому падение напряжения можно найти по следующей формуле: U=I*R, в свою очередь, R=(r*2i)/S.

  • где r – удельное сопротивление, которое равно сопротивлению провода, сечением 1 мм2 и длиной 1м;
  • i – обозначается как длина проводника;
  • S – сечение кабеля.

В чем может причина падения силы токаПрограмма AutoCad для расчета падения напряжения

В трехфазной сети мощности на фазных проводах компенсируют друг друга, а длина нулевого проводника не учитывается, так как по нему не идет ток. Если нагрузка по фазам неравномерная, расчет выполняют как для однофазной сети. Для линий большой протяженности дополнительно учитывают емкостное и индуктивное сопротивление.

Расчет падения можно выполнять с помощью онлайн-калькулятора, также существуют специальные таблицы. В них показаны допустимые токовые нагрузки для кабелей разных типов. При расчетах сечения кабеля должны учитываться следующие данные:

  • материал изготовления проводников;
  • скрытая или открытая прокладка линии;
  • токовая нагрузка;
  • условия окружающей среды.

При протекании тока по кабелю, проводу или шине, происходит их нагревание. Этот процесс изменяет физические свойства проводников. Происходит оплавление изоляции, перегрев контактов, перегорание провода. От правильного подбора кабеля зависит надежность и бесперебойная работа электросети.

Как уменьшить падение напряжения и снизить потери в кабеле

Можно снизить количество потерь, уменьшив сопротивление на всем участке электросети. Экономию дает способ повторного заземления нуля на каждой опоре линии электропередач.

Стоимость электроснабжения линией большой протяженности, выбранной по допустимому падению напряжения, больше выбора, выполненного по нагреву кабеля. Все же есть возможность снизить эти расходы.

  • Усилить начальный потенциал питающего кабеля, подключив его к отдельному трансформатору.
  • Добиться постоянных величин напряжения в сети можно с помощью установки стабилизатора возле нагрузки.
  • Подключение потребителей с низкими нагрузками 12–36 В выполняют через трансформатор или блок питания.

Чем длиннее кабель линии электропередач, тем большее сопротивление возникает при прохождении по нему тока. Очевидно, что потери напряжения также выше. Снизить их можно, комбинируя способы между собой.

  • Снизить расходы увеличением сечения питающего кабеля. Но этот метод потребует больших финансовых вложений.
  • При разработке линий энергоснабжения следует выбирать максимально короткий путь, так как прямая линия всегда короче ломаной.
  • При снижении температуры сопротивление металлов уменьшается. Вентилируемые кабельные лотки и другие конструкции снижают потери в линии.
  • Уменьшение нагрузки возможно, если есть много источников питания и потребителей.
Читайте также:  Какие продукты могут быть причиной ботулизма

Экономию дает должное содержание и профилактика электросетей – проверка плотности и прочности контактов, использование надежных клеммников.

Подходить к вопросу сохранения энергии нужно с полной ответственностью. Проблема потери напряжения может вывести из строя дорогостоящие приборы, инструменты. Не стоит пренебрегать мерами безопасности, они будут нивелировать скачки напряжения и защищать бытовую технику и оборудование на предприятии.

Источник

Что такое «падение напряжения» и почему при низком напряжении провода нужны потолще?

Очень важный параметр при прокладке электрических сетей – экономия. Увеличив сечение провода с 1,5 мм2 на 2,5 мм2 можно получить такую серьёзную разницу в сумме, что заказчик просто не «вытянет» бюджет. Но выбрав проводку небольшого сечения, мастер рискует столкнуться с такой серьёзной проблемой как падение напряжения. Что это такое и как не допустить подобного – далее в статье.

Начиная с азов: закон Ома в действии

Прежде чем разбираться с понятием падения напряжения необходимо вспомнить фундаментальный и основополагающий закон в электротехнике, а именно – закон Ома для отдельного участка цепи:

I = U/R

Где сила тока (I) прямо пропорциональна напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению (R). Почему именно для отдельного участка цепи? Потому что закон Ома для полного участка цепи включает в себя сумму активного и реактивного (индуктивного и емкостного) сопротивлений. Такие многочисленные данные нужны при серьёзных расчётах, чаще всего уже в области энергетики.

Рисунок 1: Закон Ома и его производные формулы

Из данной формулы можно найти напряжение – разницу потенциалов:

U = I*R

Такое простое равенство сопутствует всем электрикам в их работе и пригодится при расчёте падения напряжения в кабеле определённой длины.

Расчёт электропроводки по падению напряжения

Влияет ли длина и сечение кабеля на напряжение? Влияет и это прекрасно видно на примере закона Ома, который подробно рассматривался в предыдущем параграфе.

Каждый проводник обладает каким-либо сопротивлением, величина которого зависит от материала самого проводника. Например, медь проводит электрический ток куда лучше алюминия, а серебро – лучше меди и т.д. Кабель, по всей своей длине создаёт незначительное сопротивление току, что в конечном итоге приводит к падению напряжения на его концах.

Для того, чтобы найти падение напряжения на кабели, необходимо найти его сопротивление по формуле:

r = ρ*(l/S)

Где ρ (греческая буква «ро») – удельное сопротивление материала, из которого выполнен проводник. Его необходимо найти в таблицах электротехнических справочников. l – длина проводника, а S – его поперечное сечение.

Рисунок 2: Удельное сопротивление некоторых элементов

Когда сопротивление провода или кабеля найдено, можно посчитать падение напряжения на его участке по закону Ома. Для укрепления информации можно воспользоваться следующим примером:

Мощность лампы – 100 Вт.

Проводник – медный, длиной 5 м и сечением 1,5 мм2.

Падение напряжения составит:

U = 0,45 А * 3,35 Ом = 1,5 В.

При мощности потребителя 100 В, падение напряжения на кабеле длиной 5 м и сечением 1,5 мм2 составит 1,5 В.

Рисунок 3: Более сложный расчёт падения напряжения в кабеле

Почему на низком напряжении провода должны быть большего сечения?

Чтобы ответить на данный вопрос необходимо обратиться к примеру из предыдущего параграфа. На проводнике длиной 5 м и сечением 1,5 мм2 падение напряжения составило 1,5 В, что совсем немного, например, для домашней сети 220 В и практически не замечается на линиях 380 В. А если такое падение в бортовой сети легкового автомобиля, где разница потенциалов не превышает 12 В? Весьма ощутимо. Именно поэтому, чтобы скомпенсировать падение напряжения, монтируют провода большего сечения.

Источник

Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ

Ïîíÿòèÿ è ôîðìóëû

Íà êàæäîì ñîïðîòèâëåíèè r ïðè ïðîõîæäåíèè òîêà I âîçíèêàåò íàïðÿæåíèå U=I∙r, êîòîðîå íàçûâàåòñÿ îáû÷íî ïàäåíèåì íàïðÿæåíèÿ íà ýòîì ñîïðîòèâëåíèè.

Åñëè â ýëåêòðè÷åñêîé öåïè òîëüêî îäíî ñîïðîòèâëåíèå r, âñå íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà Uèñò ïàäàåò íà ýòîì ñîïðîòèâëåíèè.

Åñëè â öåïè èìåþòñÿ äâà ñîïðîòèâëåíèÿ r1 è r2, ñîåäèíåííûå ïîñëåäîâàòåëüíî, òî ñóììà íàïðÿæåíèé íà ñîïðîòèâëåíèÿõ U1=I∙r1 è U2=I∙r2 ò. å. ïàäåíèé íàïðÿæåíèÿ, ðàâíà íàïðÿæåíèþ èñòî÷íèêà: Uèñò=U1+U2.

Íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ðàâíî ñóììå ïàäåíèé íàïðÿæåíèÿ â öåïè (2-é çàêîí Êèðõãîôà).

Ïðèìåðû

1. Êàêîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ âîçíèêàåò íà íèòè ëàìïû ñîïðîòèâëåíèåì r=15 Îì ïðè ïðîõîæäåíèè òîêà I=0,3 À (ðèñ. 1)?

Ðèñ. 1.

Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ ïîäñ÷èòûâàåòñÿ ïî çàêîíó Îìà: U=I∙r=0,3∙15=4,5 Â.

Íàïðÿæåíèå ìåæäó òî÷êàìè 1 è 2 ëàìïî÷êè (ñì. ñõåìó) ñîñòàâëÿåò 4,5 Â. Ëàìïî÷êà ñâåòèò íîðìàëüíî, åñëè ÷åðåç íåå ïðîõîäèò íîìèíàëüíûé òîê èëè åñëè ìåæäó òî÷êàìè 1 è 2 íîìèíàëüíîå íàïðÿæåíèå (íîìèíàëüíûå òîê è íàïðÿæåíèå óêàçûâàþòñÿ íà ëàìïî÷êå).

2. Äâå îäèíàêîâûå ëàìïî÷êè íà íàïðÿæåíèå 2,5  è òîê 0,3 À ñîåäèíåíû ïîñëåäîâàòåëüíî è ïîäêëþ÷åíû ê êàðìàííîé áàòàðåå ñ íàïðÿæåíèåì 4,5 Â. Êàêîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ ñîçäàåòñÿ íà çàæèìàõ îòäåëüíûõ ëàìïî÷åê (ðèñ. 2)?

Ñõåìà ê çàäà÷å 2

Ðèñ. 2.

Читайте также:  Что может быть причиной аритмии

Îäèíàêîâûå ëàìïî÷êè èìåþò ðàâíûå ñîïðîòèâëåíèÿ r. Ïðè ïîñëåäîâàòåëüíîì âêëþ÷åíèè ÷åðåç íèõ ïðîõîäèò îäèí è òîò æå òîê I. Èç ýòîãî ñëåäóåò, ÷òî íà íèõ áóäóò îäèíàêîâûå ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ, ñóììà ýòèõ íàïðÿæåíèé äîëæíà áûòü ðàâíà íàïðÿæåíèþ èñòî÷íèêà U=4,5 Â. Íà êàæäóþ ëàìïî÷êó ïðèõîäèòñÿ íàïðÿæåíèå 4,5:2=2,25 Â.

Ìîæíî ðåøèòü ýòó çàäà÷ó è ïîñëåäîâàòåëüíûì ðàñ÷åòîì. Ñîïðîòèâëåíèå ëàìïî÷êè ðàññ÷èòûâàåì ïî äàííûì: rë=2,5/0,3=8,33 Îì.

Òîê â öåïè I = U/(2rë )=4,5/16,66=0,27 À.

Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà ëàìïî÷êå U=Irë=0,27∙8,33=2,25 Â.

3. Íàïðÿæåíèå ìåæäó ðåëüñîì è êîíòàêòíûì ïðîâîäîì òðàìâàéíîé ëèíèè ðàâíî 500 Â. Äëÿ îñâåùåíèÿ èñïîëüçóþòñÿ ÷åòûðå îäèíàêîâûå ëàìïû, ñîåäèíåííûå ïîñëåäîâàòåëüíî. Íà êàêîå íàïðÿæåíèå äîëæíà áûòü âûáðàíà êàæäàÿ ëàìïà (ðèñ. 3)?

Ðèñ. 3.

Îäèíàêîâûå ëàìïû èìåþò ðàâíûå ñîïðîòèâëåíèÿ, ÷åðåç êîòîðûå ïðîõîäèò îäèí è òîò æå òîê. Ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà ëàìïàõ áóäóò òîæå îäèíàêîâûìè. Çíà÷èò, íà êàæäóþ ëàìïó áóäåò ïðèõîäèòüñÿ 500:4=125 Â.

4. Äâå ëàìïû ìîùíîñòüþ 40 è 60 Âò ñ íîìèíàëüíûì íàïðÿæåíèåì 220  ñîåäèíåíû ïîñëåäîâàòåëüíî è âêëþ÷åíû â ñåòü ñ íàïðÿæåíèåì 220 Â. Êàêîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ âîçíèêàåò íà êàæäîé èç íèõ (ðèñ. 4)?

Ñõåìà ê çàäà÷å 4

Ðèñ. 4.

Ïåðâàÿ ëàìïà èìååò ñîïðîòèâëåíèå r1=1210 Îì, à âòîðàÿ r2=806,6 Îì (â íàãðåòîì ñîñòîÿíèè). Òîê, ïðîõîäÿùèé ÷åðåç ëàìïû, I=U/(r1+r2 )=220/2016,6=0,109 À.

Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà ïåðâîé ëàìïå U1=I∙r1=0,109∙1210=132 Â.

Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âòîðîé ëàìïå U2=I∙r2=0,109∙806,6=88 Â.

Íà ëàìïå ñ áîëüøèì ñîïðîòèâëåíèåì áîëüøåå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ, è íàîáîðîò. Íàêàë íèòåé îáåèõ ëàìï î÷åíü ñëàá, îäíàêî ó ëàìïû 40 Âò îí íåñêîëüêî ñèëüíåå, ÷åì ó ëàìïû 60 Âò.

5. ×òîáû íàïðÿæåíèå íà ýëåêòðîäâèãàòåëå Ä (ðèñ. 5) áûëî ðàâíî 220 Â, íàïðÿæåíèå â íà÷àëå äëèííîé ëèíèè (íà ýëåêòðîñòàíöèè) äîëæíî áûòü áîëüøå 220  íà âåëè÷èíó ïàäåíèÿ (ïîòåðè) íàïðÿæåíèÿ íà ëèíèè. ×åì áîëüøå ñîïðîòèâëåíèå ëèíèè è òîê â íåé, òåì áîëüøå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà ëèíèè.

Ðèñóíîê ê çàäà÷å 5

Ðèñ. 5.

 íàøåì ïðèìåðå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â êàæäîì ïðîâîäå ëèíèè ðàâíî 5 Â. Òîãäà íàïðÿæåíèå íà øèíàõ ýëåêòðîñòàíöèè äîëæíî áûòü ðàâíî 230 Â.

6. Îò àêêóìóëÿòîðà íàïðÿæåíèåì 80  ïîòðåáèòåëü ïèòàåòñÿ òîêîì 30 À. Äëÿ íîðìàëüíîé ðàáîòû ïîòðåáèòåëÿ äîïóñòèìî 3% ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ â ïðîâîäàõ èç àëþìèíèÿ ñ ñå÷åíèåì 16 ìì2. Êàêèì ìîæåò áûòü ìàêñèìàëüíîå ðàññòîÿíèå îò àêêóìóëÿòîðà äî ïîòðåáèòåëÿ?

Äîïóñòèìîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â ëèíèè U=3/100∙80=2,4 Â.

Ñîïðîòèâëåíèå ïðîâîäîâ îãðàíè÷èâàåòñÿ äîïóñòèìûì ïàäåíèåì íàïðÿæåíèÿ rïð=U/I=2,4/30=0,08 Îì.

Ïî ôîðìóëå äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ ïîäñ÷èòàåì äëèíó ïðîâîäîâ: r=ρ∙l/S, îòêóäà l=(r∙S)/ρ=(0,08∙16)/0,029=44,1 ì.

Åñëè ïîòðåáèòåëü áóäåò îòäàëåí îò àêêóìóëÿòîðà íà 22 ì, òî íàïðÿæåíèå íà íåì áóäåò ìåíüøå 80 Â íà 3%, ò.å. ðàâíûì 77,6 Â.

7. Òåëåãðàôíàÿ ëèíèÿ äëèíîé 20 êì âûïîëíåíà èç ñòàëüíîãî ïðîâîäà äèàìåòðîì 3,5 ìì. Îáðàòíàÿ ëèíèÿ çàìåíåíà çàçåìëåíèåì ÷åðåç ìåòàëëè÷åñêèå øèíû. Ïåðåõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå ìåæäó øèíîé è çåìëåé rç=50 Îì. Êàêèì äîëæíî áûòü íàïðÿæåíèå áàòàðåè â íà÷àëå ëèíèè, åñëè ñîïðîòèâëåíèå ðåëå íà êîíöå ëèíèè rð=300 Îì, à òîê ðåëå I=5 ìÀ?

Ñõåìà ê çàäà÷å 6

Ðèñ. 6.

Ñõåìà âêëþ÷åíèÿ ïîêàçàíà íà ðèñ. 6. Ïðè íàæàòèè òåëåãðàôíîãî êëþ÷à â ìåñòå ïîñûëêè ñèãíàëà ðåëå â ìåñòå ïðèåìà íà êîíöå ëèíèè ïðèòÿãèâàåò ÿêîðü Ê, êîòîðûé â ñâîþ î÷åðåäü âêëþ÷àåò ñâîèì êîíòàêòîì êàòóøêó çàïèñûâàþùåãî àïïàðàòà. Íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà äîëæíî êîìïåíñèðîâàòü ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â ëèíèè, ïðèíèìàþùåì ðåëå è ïåðåõîäíûõ ñîïðîòèâëåíèÿõ çàçåìëÿþùèõ øèí: U=I∙rë+I∙rð+I∙2∙rç; U=I∙(rë+rð+2∙rç).

Íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà ðàâíî ïðîèçâåäåíèþ òîêà íà îáùåå ñîïðîòèâëåíèå öåïè.

Ñå÷åíèå ïðîâîäà S=(π∙d^2)/4=(π∙3,5^2)/4=9,6 ìì2.

Ñîïðîòèâëåíèå ëèíèè rë=ρ∙l/S=0,11∙20000/9,6=229,2 Îì.

Ðåçóëüòèðóþùåå ñîïðîòèâëåíèå r=229,2+300+2∙50=629,2 Îì.

Íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà U=I∙r=0,005∙629,2=3,146 Â; U≈3,2 Â.

Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â ëèíèè ïðè ïðîõîæäåíèè òîêà I=0,005 À áóäåò: Uë=I∙rë=0,005∙229,2=1,146 Â.

Ñðàâíèòåëüíî ìàëîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â ëèíèè äîñòèãàåòñÿ áëàãîäàðÿ ìàëîé âåëè÷èíå òîêà (5 ìÀ). Ïîýòîìó â ìåñòå ïðèåìà äîëæíî áûòü ÷óâñòâèòåëüíîå ðåëå (óñèëèòåëü), êîòîðîå âêëþ÷àåòñÿ îò ñëàáîãî èìïóëüñà 5 ìÀ è ñâîèì êîíòàêòîì âêëþ÷àåò äðóãîå, áîëåå ìîùíîå ðåëå.

8. Êàê âåëèêî íàïðÿæåíèå íà ëàìïàõ â ñõåìå íà ðèñ. 28, êîãäà: à) äâèãàòåëü íå âêëþ÷åí; á) äâèãàòåëü çàïóñêàåòñÿ; â) äâèãàòåëü â ðàáîòå.

Äâèãàòåëü è 20 ëàìï âêëþ÷åíû â ñåòü ñ íàïðÿæåíèåì 110 Â. Ëàìïû ðàññ÷èòàíû íà íàïðÿæåíèå 110  è ìîùíîñòü 40 Âò. Ïóñêîâîé òîê äâèãàòåëÿ Iï=50 À, à åãî íîìèíàëüíûé òîê Ií=30 À.

Ïîäâîäÿùèé ìåäíûé ïðîâîä èìååò ñå÷åíèå 16 ìì2 è äëèíó 40 ì.

Èç ðèñ. 7 è óñëîâèÿ çàäà÷è âèäíî, ÷òî òîê äâèãàòåëÿ è ëàìï âûçûâàåò â ëèíèè ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ, ïîýòîìó íàïðÿæåíèå íà íàãðóçêå áóäåò ìåíüøå 110 Â.

Ðèñóíîê è ñõåìà ê çàäà÷å 8

Ðèñ. 7.

U=2∙Uë+Uëàìï.

Îòñþäà íàïðÿæåíèå íà ëàìïàõ Uëàìï=U-2∙Uë.

Íàäî îïðåäåëèòü ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â ëèíèè ïðè ðàçëè÷íûõ òîêàõ: Uë=I∙rë.

Ñîïðîòèâëåíèå âñåé ëèíèè

2∙rë=ρ∙(2∙l)/S=0,0178∙(2∙40)/16=0,089 Îì.

Òîê, ïðîõîäÿùèé ÷åðåç âñå ëàìïû,

20∙Iëàìï=20∙40/110=7,27 À.

Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â ëèíèè, êîãäà âêëþ÷åíû òîëüêî ëàìïû (áåç äâèãàòåëÿ),

2∙Uë=Iëàìï∙2∙rë=7,27∙0,089=0,65 Â.

Íàïðÿæåíèå íà ëàìïàõ â ýòîì ñëó÷àå ðàâíî:

Uëàìï=U-2∙Uë=110-0,65=109,35 Â.

Ïðè ïóñêå äâèãàòåëÿ ëàìïû áóäóò ñâåòèòü ñëàáåå, òàê êàê ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â ëèíèè áîëüøå:

2∙Uë=(Iëàìï+Iäâ )∙2∙rë=(7,27+50)∙0,089=57,27∙0,089=5,1 Â.

Ìèíèìàëüíîå íàïðÿæåíèå íà ëàìïàõ ïðè ïóñêå äâèãàòåëÿ áóäåò:

Uëàìï=Uñ-2∙Uë=110-5,1=104,9 Â.

Êîãäà äâèãàòåëü ðàáîòàåò, ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â ëèíèè ìåíüøå, ÷åì ïðè ïóñêå äâèãàòåëÿ, íî áîëüøå, ÷åì ïðè âûêëþ÷åííîì äâèãàòåëå:

2∙Uë=(Iëàìï+Iíîì )∙2∙rë=(7,27+30)∙0,089=37,27∙0,089=3,32 Â.

Íàïðÿæåíèå íà ëàìïàõ ïðè íîðìàëüíîé ðàáîòå äâèãàòåëÿ ðàâíî:

Uëàìï=110-3,32=106,68 Â.

Äàæå íåáîëüøîå ñíèæåíèå íàïðÿæåíèÿ íà ëàìïàõ îòíîñèòåëüíî íîìèíàëüíîãî ñèëüíî âëèÿåò íà ÿðêîñòü îñâåùåíèÿ.

Источник