Строительная техника
Строительной техникой называют машину, которая посредством механических движений преобразует размеры, форму, свойства или положение в пространстве строительных материалов, изделий и конструкций.
Машины, изменяющие только положение строительных материалов в пространстве, следует отнести к транспортным, а все остальные – к технологическим. В инженерной практике первый термин относят только к таким машинам как автомобили, тракторы, тягачи и т.п. Все другие машины этой группы получили название, более конкретно определяющее их назначение, например, грузоподъемные машины для перемещения грузов по пространственным траекториям, транспортирующие машины для перемещения грузов по постоянным траекториям и др. Основой рабочих процессов большинства технологических машин являются транспортные операции или их отдельные части – рабочие движения.
Состояние функционирования машины, в процессе которого она вырабатывает продукцию, называют производственной эксплуатацией. Она включает выбор типов машин, их расстановку, определение технологических схем комплексной механизации и их реализацию. Выработку (производство) продукции здесь следует понимать в широком смысле, распространяя это понятие также на изменение (преобразование) положения строительных материалов в пространстве. Мероприятия, обеспечивающие поддержание качества машин при их эксплуатации (приемка и сдача машин, их обкатка, монтаж и демонтаж, транспортирование, хранение и консервация, техническое обслуживание и ремонт, снабжение эксплуатационными материалами и запасными частями, обеспечение безопасной эксплуатации и др.), составляют содержание технической эксплуатации.
Параметры машины
Параметром машины называют количественную, реже, качественную характеристику какого-либо существенного ее признака. Различают главные, основные и вспомогательные параметры.
Главными называют такие параметры, которые в наибольшей мере определяют технологические возможности машины. Для большинства машин к таким параметрам относят: массу машины, мощность силовой установки или суммарную мощность основных двигателей в электроприводе, производительность и др.
К основным параметрам, включающим также главные, относят такие, которые необходимы для выбора машин в определенных условиях их эксплуатации. Кроме перечисленных, к этим параметрам относятся характеристики проходимости (удельное давление на грунт в рабочих и транспортных режимах и др.), маневренность машины (радиусы разворотов) и другие ходовые свойства (скорость передвижения, предельные углы подъема и др.), усилия на рабочих органах, размеры рабочей зоны, габаритные размеры машины и др.
К вспомогательным относят все остальные параметры, характеризующие, например, условия технического обслуживания, ремонта и перебазирования.
Классификация строительных машин
Наиболее общим признаком классификации строительных машин является их назначение или виды выполняемых работ. По этому признаку классификация машин представляется иерархической схемой, на первом уровне которой все машины разбиты на следующие основные классы:
- транспортные,
- транспортирующие,
- погрузочно-разгрузочные,
- грузоподъемные,
- для земляных работ,
- для свайных работ,
- для дробления, сортировки и мойки каменных материалов,
- для приготовления, транспортирования бетонных смесей и растворов и уплотнения бетонной смеси,
- для отделочных работ,
- другие средства малой механизации.
Каждый класс делится на группы (второй уровень), например, строительные краны из класса грузоподъемных машин. Группы, в свою очередь, делятся на подгруппы или типы в зависимости от порядка иерархической схемы (третий уровень), например, стреловые самоходные краны из группы строительных кранов и т.д. На предпоследнем уровне машины определенного типа делятся на типоразмеры, а на последнем – на модели
Чем глубже иерархия машин, тем уже их специализация. Для сравнения по этому признаку вводят понятия универсальных и специальных машин. Так, траншейный роторный или цепной экскаватор, не способный выполнять другие земляные работы, кроме отрывки траншей, можно считать специальным по сравнению с одноковшовым экскаватором с рабочим оборудованием обратная лопата, способным отрывать любые выемки, включая траншеи. Специальные машины более производительны по сравнению с универсальными. Однако их применение эффективно только в случае выполнения больших объемов работ, поскольку в противном случае неизбежны простои, снижающие их годовую производительность.
В практике механизации строительного производства иногда возникает необходимость на базе уже существующей модели создать модификацию, более приспособленную к конкретным производственным условиям либо для выполнения работ по профилю базовой машины, но с измененными параметрами, например, башенный кран с удлиненной башней или стрелой. В первом случае увеличивается высота подъема груза, а во втором – его вылет. Для таких модифицированных машин сохраняют наименование базовой машины с добавлением характеристики модифицированного исполнения.
Строительные машины классифицируют также по режиму рабочего процесса, по роду используемой энергии, а также по способности передвигаться и типу ходовых устройств.
По режиму рабочего процесса
Различают машины цикличного и непрерывного действия. Технологические операции машины цикличного действия выполняются последовательно, образуя в совокупности ее рабочий цикл, по завершении которого выдается одна порция продукции. Например, одноковшовый экскаватор отделяет грунт от массива, загружая его в ковш (операция копания грунта), переносит грунт в ковше к месту выгрузки (транспортная операция), выгружает в отвал или транспортное средство (операция выгрузки) и возвращает рабочее оборудование на позицию начала следующего рабочего цикла (заключительная операция рабочего цикла). За каждый рабочий цикл экскаватор выдает порцию продукции в объеме вместимости ковша.
Операции машин непрерывного действия совмещены во времени, а в пределах каждой операции строительный материал находится на разных этапах преобразования. Эти машины выдают продукцию непрерывно. Например, рабочий орган траншейного роторного экскаватора выполнен в виде вращающегося колеса с расположенными с одинаковым шагом по его периферии ковшами. В процессе вращения ротора и его поступательного движения вместе с тягачом ковши поочередно заполняются отделяемым от массива грунтом (сравните с работой ковша одноковшового экскаватора), выносят его над уровнем траншеи и разгружают на ленточный конвейер, установленный поперек ротора, которым грунт непрерывно отбрасывается в сторону от траншеи. В процессе выполнения технологических операций копания и перемещения грунта к месту выгрузки в каждый момент времени ковши занимают различные положения в пространстве, а материал – загруженный в ковши грунт – находится на разных этапах его перемещения (преобразования). Машины непрерывного действия имеют более высокую производительность по сравнению с цикличными машинами, обусловленную совмещением технологических операций во времени, но являются обычно узко специализированными в то время как машины цикличного действия являются более универсальными.
Некоторые машины, в зависимости от вида выполняемых работ, могут работать как в цикличном, так и в непрерывном режимах. Например, бульдозер, оборудованный неповоротным в плане отвалом для послойной разработки грунта, работает в цикличном режиме, выдавая за каждый рабочий цикл продукцию в объеме накопленной перед отвалом призмы грунта. Тот же бульдозер, оборудованный поворотным в плане отвалом, на расчистке земляных или дорожных поверхностей от мусора, снега работает в непрерывном режиме.
По роду используемой энергии
Различают машины, работающие от собственного двигателя внутреннего сгорания (дизеля или карбюраторного двигателя), и от внешних источников с питанием от внешней сети (электрической, пневматической, реже гидравлической). Первые обладают автономностью, что предопределило их преимущественное использование при частых межобъектных передвижках, вторые – высокой готовностью к работе, но с ограниченной областью применения. Они используются в пределах объектов с большими объемами работ, рассчитанными на длительное время. Например, карьерные одноковшовые экскаваторы, применяемые на добыче песка, глины, гравия и других строительных материалов, питаются электрической энергией от внешнего источника.
От пневмосети питаются, в основном, ручные машины. Если сжатый воздух вырабатывается компрессором, спаренным с приводимой им в движение машиной, то последнюю вместе с компрессором называют агрегатом. В составе агрегата может быть несколько технологических машин.
По способности передвигаться
Различают машины стационарные и передвижные. Первые работают на одном постоянном месте. Это, прежде всего, машины предприятий стройиндустрии (дробильные, сортировочные, моечные, смесительные и другие машины и оборудование). Большинство строительных машин являются передвижными, оборудованными ходовыми устройствами, обеспечивающими им передвижение либо от собственной силовой установки (самоходные машины), либо буксируемые за другим транспортным средством (трактором, автомобилем, тягачом).
По типу ходовых устройств
Различают гусеничные, пневмоколесные, рельсоколесные и специальные машины. Гусеничные машины обладают высокой проходимостью, благодаря чему их используют преимущественно на объектах нулевого цикла и в условиях низкой несущей способности грунта как поверхности передвижения. Пневмоколесные машины имеют сравнительно высокие скорости передвижения, что предопределило область их применения на объектах с рассредоточенными объемами работ при частых и длительных межобъектных передвижках. Рельсоколесные машины работают длительное время на объектах с весьма ограниченной рабочей зоной, что связано с высокими затратами на устройство рельсового пути.
К специальным ходовым устройствам относятся шагающие, применяемые в конструкциях машин большой массы, например, в шагающих драглайнах, когда другие виды (гусеничные, пневмоколесные) не обеспечивают допустимых нормативных давлений на грунт или оказываются весьма громоздкими. Для работы в особых условиях (при передвижениях по снегу, болотам и т.п.) машины оборудуют специальными вездеходными устройствами различных конструкций. Реже в качестве опорных (и ходовых) устройств применяют салазки для передвижения машины буксированием.
Общие требования
Параметры основных строительных машин, их размеры, технические требования, методы их испытания, маркировки, упаковки и транспортировки регламентированы Государственными стандартами — ГОСТами. Общие требования безопасности к конструкции строительных и дорожных машин установлены ГОСТ Р 12.2.011—2003 , а общие требования к безопасности при эксплуатации строительных машин в ГОСТ 12.3.033-84 .
Не нашли что искали? Вы можете оставить заявку, в форме обратной связи.
Строительная техника: рассмотрим характеристики, виды и назначение
Сейчас при строительстве любого объекта принято использовать строительную технику.
Вследствие того, что в последний период общественное жильё и массовое строительство находятся на более низком уровне, чем раньше, люди решаются на индивидуальное строительство или на приобретение готового частного жилья. Но в любом случае потребуется некоторое строительство и использование строительной техники.
В зависимости от широты строительных действий используются различные виды этой техники. Но без их полного отсутствия строительство просто невозможно.
Какая строительная техника применяется для строительства дома
В частности для проведения строительства на индивидуальном участке могут не потребоваться автокраны, что связано с небольшим объёмом работы. Но без экскаватора, автосамосвала, бетономешалки, гидравлического молота не обойтись при любом строительстве.
Существуют два главных и важных основополагающих пункта при строительстве дома.
- Доступность и возможность применения строительной техники в данных условиях.
- Стоимость и возможность применения строительной техники в условиях разной материальной базы.
Надо полностью рассмотреть возможности применения каждого вида строительной техники, ведь иногда просто невозможно её использовать в силу сложного передвижения из-за удалённости или проблем с ландшафтом. Стоит рассмотреть предварительно все затраты по оплате за аренду этой техники. Если есть возможность сэкономить, то лучше воспользоваться этим. Однако, невозможно всё выполнить в ручную.
Прежде чем приступить к строительству, следует ознакомиться с техническими данными той или иной строительной техники, предлагаемой разными организациями. Возможно, лучше использовать универсальную строительную технику, которая будет осуществлять многофункциональные действия. Иногда требуются агрегаты не только для постройки, но и для сноса старого жилища.
- Для сноса обычно требуется бульдозер.
- Для рытья траншей, ям для фундамента, котлована и для выравнивания территории под постройку необходимы грейдеры или мини-экскаваторы.
- Для ввоза и вывоза стройматериалов, отходов, мусора, земли потребуется грузовой транспорт.
- Для забивания свай надо копр или буровая машина.
- Для возведения нескольких этажей нужен автокран или строительный кран, иногда достаточно погрузчика.
- Для разведения разного рода растворов, в том числе для фундамента, нужна бетономешалка или бетононасос.
- Иногда необходимы строительные миксеры или штукатурные станции для приготовления штукатурного раствора.
- Если участок решено покрыть асфальтом, то нужен каток или асфальтоукладчик.
- При покрытии фасада специальным раствором нужна специализированная техника.
Экскаватор
Изобретена эта техника была в далёком 1836 году, и предназначен был изначально для рытья канав, каналов, ям. В индивидуальном строительстве экскаватор выполняет несколько функций. Он копает ямы под котлован, траншеи, прокладывает дорогу в зарослях.
Это грузовой строительный спецтранспорт с «рукой», состоящей из стрелы и ковша. Ковш — основное орудие экскаватора. Он имеет прочные железные зубья и легко копает почву, вонзаясь в неё этими зубьями.
Существует несколько видов экскаваторов:
- Мини-экскаваторы.
- Карьерные.
- Грузоподъёмностью до 18 тонн.
- Грузоподъёмностью до 40 тонн.
- Амфибии.
- Электрические.
- Колёсные.
- Гидравлические.
- Экскаваторы-погрузчики.
- Экскаваторы-бульдозеры.
Производителями этой строительной техники являются разные заботы спецтехники. Самыми популярными из отечественных производителей являются Тверской экскаватор, Уралвагонзавод, МТЗ, ЧЗКМ. Из импортной строительной техники предпочтение отдают маркам Takeuchi, Komatsu, производства Японии.
Удивительно, но стоимость экскаватора Takeuchi довольно невысока, а качество исполняемой работы – на высоком уровне.
Оптимально использование экскаваторов МТЗ из Беларуси. Часто эти экскаваторы имеют специальное оснащение в виде отвалов, погрузчиков, бульдозерное оснащение. Такие экскаваторы – оптимальный вариант при строительстве дома.
Использование таких экскаваторов даёт множество положительных особенностей:
- Высокая производительность.
- Простое управление.
- Низкие затраты.
- Надёжность всех узлов.
Выбирая экскаватор для использования в индивидуальном строительстве, следует учесть, что проводить строительные мероприятия на территории с проблемной почвой лучше всего с помощью техники на гусеничном ходу. Если же нет проблем с участком постройки, то лучше выбрать колёсный экскаватор — он мобильнее.
Строительные краны
Если строительство производится многоэтажного дома, то без автокрана не обойтись. Однако строительные краны существуют разного типа, разной комплектации, разных видов.
По способности перемещения строительные краны могут быть:
- Самоподъёмные.
- Самоходные.
- Стационарные.
- Переставные.
По разновидностям конструкции строительные краны различают на:
- Мостовые.
- Башенные.
- Стреловые.
- Мачтовые.
- Портальные.
Естественно, что при строительстве дома используются краны менее громоздкие и подвижные. Наиболее экономными являются краны с электродвигателем.
Из поворотных и неповоротных кранов предпочтение следует отдать первым.
Ходовая часть строительных кранов разнообразна:
- Рельсы.
- Пневматические колёса.
- Гусеницы.
- Плавучая подушка.
- Пневматические колёса.
- Автокраны.
Использование автокрана при строительстве частного дома должно быть целесообразным.
Автосамосвалы
Необходимость использования в строительстве жилья автосамосвалов однозначна. Это оптимизация всей работы на строительном участке.
С помощью этой спецтехники имеется возможность не засорять строительный участок отходами из стройматериалов и грунта.
Наиболее подвижными, недорогими, универсальными и практичными самосвалами являются авто на базе шасси КАМАЗ.
Грузоподъёмность этой спецтехники различна: от 7 тонн до 41 тонны. Конечно, на небольшом участке не стоит пользоваться огромной техникой. Поэтому использование Кразов и Уралов нецелесообразно из-за их неповоротливости и дороговизны в использовании.
Бульдозер
Эта спецавтотехника используется не только при строительстве зданий. Внешне – это гусеничный или колёсный трактор с большой мощностью и с навесным рабочим отвалом в виде щита.
Используется для копания, выравнивания земли, сноса ветхих построек. Это незаменимый помощник в чистке территории от снега, камней, кустарника, мусора. Бульдозер – отличный помощник для среза почво-грунта, в строительных мероприятиях.
По типу подъёмного механизма бульдозеры различаются на канатные и гидравлические. Есть машины с настройкой угла нарезки.
Чтобы бульдозеры себя оправдали надо свести к минимуму время его использования и к максимуму объём перемещаемой земли. В условиях индивидуального строительства предпочтительны машины, являющиеся сверхлёгкими или лёгкими. К тому же, манёвренность такого бульдозера выше, чем у машин тяжёлого класса.
Бульдозер является достойным помощником экскаватора.
Гидромолот
Иногда строительство жилья происходит на территории с проблемным грунтом. Именно тогда следует обратиться к помощи гидромолота. Часто его используют как рабочее оборудование для экскаваторов. Гидромолот используется для обработки прочных пород в грунте, а так же для забоя свай в землю. Если участок находится в низине, то нецелесообразно копать котлован для фундамента, проще погрузить под давлением сваи.
Отличную службу сослужит гидромолот при сносе старого жилища, когда стены состоят из железобетонных плит.
Современные гидравлические молоты имеют большое количество функциональных особенностей, направленных на помощь в строительстве.
Эта строительная техника упрощает многие работы: отколы крупных кусков бетона или дорожного покрытия при демонтаже, вбивание свай, получение отверстий, разрушение скального грунта.
Некоторые виды гидравлических молотов монтируются к другой строительной технике, что весьма удобно и экономично.
Бетономешалки
Бетономешалки — строительная техника для смешивания и перемешивания бетона и цемента.
Прежде чем выбрать данную технику надо определиться с техническими характеристиками машины.
- Емкость барабана. Надо знать необходимое количество используемого раствора. Для небольшого строительства хватит 100-150-литровая бетономешалка.
- Мощность двигателя. Для небольших объёмов не нужна бетономешалка с большим расходом энергии и высокой мощностью.
- Режим работы. Периодическая и постоянная эксплуатация.
- Способ перемешивания: принудительное и гравитационное.
- Питание двигателя бетономешалки. Если речь идёт о небольшом частном строительстве, то лучший вариант – бетономешалка с питанием от напряжения в 220 В.
- Производитель. Лучшие агрегаты изготавливаются в Италии, Франции, Германии.
Сделаем вывод
Прежде чем приступить к приобретению или аренде спецтехники для строительства индивидуального плана следует тщательно взвесить и рассчитать затраты и объём работы. Определить необходимость использования того или иного агрегата.
Видео: что собой представляет строительная техника
Спецтехника: разновидности, классификация, особенности применения
Спецтехника используется практически во всех направлениях жизнедеятельности человека. Без этих машин невозможно вести строительство, полноценно развивать сельское хозяйство, обеспечивать складирование и перевозку грузов.
В настоящий момент, рынок спецтехники насчитывает больше 100 разновидностей таких машин и агрегатов. Делится техника на узкоспециализированную и широкопрофильную. В первом случае, спецтехника выполняет только конкретную задачу. Во втором, может обеспечить полный цикл запланированных работ.
Что такое спецтехника?
В общепринятом значении, это собирательное название машин и механизмов, заменяющих ручной труд и повышающих эффективность производства работ. Лучше всего незаменимость таких машин наблюдается в строительной сфере. Здесь спецтехника обеспечивает полный цикл запланированных работ: от подготовки территории до подведения инженерных коммуникаций к построенному зданию.
Классификация
Спецтехника классифицируется по нескольким категориям. Во-первых, это область применения машин. По этому признаку, делится техника на следующие группы:
- Лесозаготовительная;
- Дорожная;
- Пожарная;
- Военизированная;
- Строительная;
- Коммунальная;
- Дорожная;
- Строительная;
- Лесозаготовительная;
- Грузоподъёмная.
Помимо этого, спецтехника различается типом установленного оборудования, шасси, возможностью выполнения определённых работ.
Рассмотрим виды спецтехники более подробно с точки зрения целевого применения.
Дорожная
Сюда можно отнести все виды машин, задействованные в дорожном строительстве. Если говорить о конкретике, сюда относятся:
- Асфальтоукладчики;
- Грейдеры;
- Демаркировщики;
- Самосвалы;
- Размёточная техника.
Чаще всего такие машины оборудуются пневмоколёсным шасси, что обеспечивает беспрепятственное передвижение между объектами.
Коммунальная
Исходя из названия, можно понять, что такую технику используют для своих нужд коммунальные службы города. Спецтехника используется для обслуживания подвесных и подземных коммуникаций, применяется для борьбы с гололедицей, уборки снега и мусора.
Строительная
На рынке спецтехники, это самый обширный и разнообразный сегмент. Сюда относятся машины, использующиеся для перевозки штучных и сыпучих строительных материалов, выполняющие землеройные и грузоподъёмные работы. В список можно включить:
- Экскаваторы;
- Бульдозеры;
- Экскаваторы-погрузчики;
- Автокраны;
- Грейферы;
- Бурильные установки.
К преимуществам строительной техники можно отнести возможность работы со всеми видами навесного оборудования. В результате, всего одна машина может выполнять несколько задач.
Автотранспортная
Такая техника задействована на рынке грузоперевозок. Используются машины для перевозки:
- Продовольственных и непродовольственных товаров;
- Стройматериалов;
- Спецгрузов;
- Горюче-смазочных материалов;
- Негабаритных грузов.
Вся техника этой линейки выпускается на грузовом шасси, область применения зависит от установленной надстройки или платформы.
Самой популярной спецтехникой считается:
- Мусоровоз;
- Автоцистерна;
- Бензовоз;
- Низкорамный тягач;
- Бортовая платформа: перевозка труб, арматуры, пиломатериалов и пр.;
- Лесовоз;
- Самосвальный борт: доставка стройматериалов нерудного происхождения.
Сельскохозяйственная
Это незаменимые помощники для обеспечения деятельности фермерских и крестьянских хозяйств. Правильно подобранный автопарк таких машин поможет решить все задачи, которые ставятся перед сельскохозяйственной отраслью. В частности, спецтехника этой линейки обеспечивает предпахотную подготовку, заготовку кормов для птичников и КРС, уход за сельскохозяйственными культурами, уборку урожая.
Самой распространённой и эффективной спецтехникой этого сегмента рынка считаются:
- Универсальные трактора;
- Комбайны;
- Зернометатели;
- Сепараторы;
- Поливальная техника;
- Культиваторы;
- Сеялки.
Здесь нужно уточнить, что область применения сельскохозяйственной техники во многом зависит от навесного оборудования. Например, трактора могут использоваться для вспашки участков, ухода за культурами, полива и уборки урожая.
Заключение
Рассмотренная выше классификация спецтехники не является исчерпывающей. В этом сегменте рынка есть много узкоспециализированных машин, которые работают только в одном направлении. Сюда можно отнести лесозаготовительную технику, которая используется для валки промышленного леса, предварительной обработки стволов и вывоза леса-кругляка с делянки. В качестве аналогичного примера можно привести и горнодобывающую отрасль, где вся задействованная техника предназначена для выполнения тяжёлых работ в экстремальных условиях. Такого вида технику Вы можете выбрать и приобрести в нашем каталоге спецтехники
Замкнутая и разомкнутая электрическая цепь
Вы будете перенаправлены на Автор24
Электрической цепью называют совокупность различных устройств, которые соединены конкретным способом. Устройства должны обеспечивать путь для протекания электрического тока. Существуют различные элементы цепей, служащие для множества целей. Для описания цепей используют специальные электрические схемы.
В состав любой электрической цепи входят различные элементы:
- Источник тока. Им, например, может быть катушка индуктивности, по которой какое-то время шёл ток внешнего источника.
- Проводники;
- Нагрузка (в случае, когда она постоянна, вольтамперная характеристическая кривая представляет собой прямую линию, а такая нагрузка зовётся линейной;
- Устройства защиты;
- Устройства коммутации.
Различают два вида элементов цепей: пассивные и активные. Пассивные представляют собой соединительные элементы и приборы-потребители электроэнергии, также к пассивным элементам относятся конденсаторы. Активные элементы — это электродвигатели, заряжающиеся аккумуляторы и различные источники ЭДС.
Основными видами электрической цепи являются:
- замкнутая цепь;
- разомкнутая цепь.
Замкнутая электрическая цепь
Замкнутая электрическая цепь представляет собой наиболее простой вариант соединения. Она состоит из источника электроэнергии, потребителя энергии и соединительных элементов в виде обычных проводов. Провода в цепи обязательно должны иметь соответствующую изоляцию.
Для обеспечения стабильной и безопасной работы электрической цепи ее снабжают дополнительными элементами. Обычно это различные электроизмерительные приборы, с помощью которых можно узнать величину токов и напряжения в системе, а также оборудование, предназначенное для замыкания и размыкания цепи.
Все замкнутые электрические цепи делят на две основные части:
Готовые работы на аналогичную тему
- внешний участок цепи;
- внутренний участок цепи.
Внутренний участок цепи – непосредственно источник электроэнергии у потребителя.
Внешний участок цепи – система, которая состоит из одного или многих потребителей электроэнергии, а также соединительных проводов и приборов. Все они должны иметь отношение к функционированию замкнутой электрической цепи.
Закон Ома для замкнутой цепи
Закон Ома для замкнутой цепи показывает определенное значение тока. Оно зависит от сопротивления источника, а также от сопротивления нагрузки.
Величина тока в замкнутой цепи, которая состоит из источника цепи, будет равняться отношению электродвижущей силы источника к сумме внешнего и внутреннего сопротивлений. При этом источник тока должен обладать внешним и внутренним нагрузочным сопротивлением.
Такая зависимость была установлена экспериментальным путем в начале 19 века известным ученым Георгом Омом. Он смог описать результаты собственных опытов на математическом уровне.
Закон Ома для замкнутой цепи можно записать следующим образом:
- $varepsilon$ – электродвижущая сила источника напряжения;
- $R$ – сопротивление всех внешних элементов цепи, например, проводников;
- $r$ – внутреннее сопротивление источника напряжения;
- $I$ – сила тока в цепи.
Расчет для определенного сопротивления:
$varepsilon =I_1 R_1+I_1 r$
$varepsilon=I_2 R_2+I_2 r$
После подстановки полученных значений, формула приобретает такой вид:
Физический смысл закона Ома для замкнутой цепи
Замкнутую электрическую цепь образуют потребители энергии только в совокупности с источником тока. Проходящий через потребителя ток течет обратно на его источник. Поэтому току достается сопротивление проводника и источника. Из этого складывается общее сопротивление замкнутой цепи, предполагающее наличие двух основных компонентов: сопротивления источника и сопротивления потребителя.
Зависимость тока от электродвижущей силы источника и сопротивления цепи состоит в следующем: при увеличении электродвижущей силы увеличивается энергия носителей зарядов. Это означает, что становится больше скорость движения зарядов в упорядоченном виде. Если увеличивать размер сопротивления цепи, то величина тока будет уменьшаться.
Электрический ток проходит непосредственно по замкнутой цепи. Необходимым условием присутствия электрического тока в цепи является надежное соединение проводниками источника электрической энергии с ее потребителями.
Источники электроэнергии для различной аппаратуры: генераторы, аккумуляторы, гальванические элементы.
В различных устройствах могут быть определенные потребители электрической энергии. Чаще всего их представляют в виде ламп или электродвигателей.
Для соединения источников и потребителей в единую цепь применяют проводники из металлических материалов. Они могут быть различной формы, длины, толщины, обладать определенными техническими характеристиками. Часто применяются проводники, которые изолированы друг от друга.
Для возникновения тока нужно соединить две точки. Одна из точек должна иметь избыток электронов по отношению ко второй точке. Специалисты называют это действие созданием разности потенциалов между точками. Источник тока служит основным элементом для создания разности потенциалов в электрической цепи.
Любой потребитель электрической энергии может являться нагрузкой в цепи. Нагрузка создает сопротивление электрическому току.
Электрический ток активно используют при создании искусственного освещения. Электрические простые лампы служат примером замкнутой цепи.
Разомкнутая электрическая цепь
При отсутствии потока электронов необходимое напряжение источника цепи проявляется на концах точек. В этом случае происходит процесс ожидания момента соединения концов точек, чтобы возобновился поток электронов. Подобную цепь принято называть разомкнутой.
При связывании концов проводов, где существует разрыв, непрерывность всей цепи восстановится. Это основная разница между замкнутой и разомкнутой цепью.
При включении и выключении электрического освещения (лампы) требуется постоянно осуществлять похожие процессы. Для удобства были созданы специальные устройства. Их называют выключателями или рубильниками. Они в автоматическом режиме по сигналу управляют потоками электронов в цепи, контролируя начало и завершение работы электрооборудования.
Рубильники практически идеально подходят для демонстрации принципов работы выключателей и переключателей. Однако при использовании их в больших электрических цепях существует немало проблем, связанных с безопасной эксплуатацией. Так как некоторые части рубильников открыты, то существует вероятность воспламенения горючих материалов. В современных выключателях применяются подвижные и неподвижные контакты, которые защищены изоляционным корпусом.
Определение и элементы замкнутой электрической цепи
Электричество можно охарактеризовать как энергию, протекающую через замкнутую электрическую цепь. Для её существования требуется проводник, в котором электрическое поле должно поддерживаться источником электроэнергии. Большинство моделей автомобилей в своей конструкции предусматривают тысячу и более электроцепей, независимых друг от друга. Это один из многочисленных примеров того, какое влияние оказывает жизнь человека электричество.
- Определение предмета
- Классификация элементов
- Номинальный режим
- Короткое замыкание и холостой ход
- Передача активной мощности
Определение предмета
Одним из базовых принципов понимания электричества является определение электрической цепи. Она состоит минимум из трёх компонентов: источника тока, его проводника и приёмника или потребителя электроэнергии. Набор таких компонентов представляет собой простейшую электрическую цепь. Но схема может быть значительно обширнее, перечень всей классификации является технически непростой задачей.
Существует три базовых элемента электроцепи:
- Источники питания, которые разделяются на первичные — например, аккумуляторы, электромашинные генераторы или гальванические элементы, и вторичные — например, выпрямители, трансформаторы или инверторы. Первичные источники отличаются тем, что генерируют электроэнергию из другого вида энергии, например, химической. Вторичные источники характеризуются наличием электроэнергии как на входе, так и на выходе.
- Вспомогательные предметы или проводники, которые отвечают за соединение. Примерами такого элемента схемы электрической цепи являются коммутационная аппаратура, измерительные приборы, аппаратура защиты или соединительные провода.
- Потребители или приёмники электроэнергии. Их функцией является окончательной преобразование тока в электроцепи. В качестве примеров могут называться осветительные или различные нагревательные приборы.
Классификация элементов
Все компоненты, представляющие схему цепи, можно разделить на активные, которые генерируют электродвижущую силу и пассивные, которые эту силу получают.
Источники и потребители электроэнергии являются компонентами с двумя полюсами, через которые они эту энергию принимают и передают. Проводники являются четырехполюсниками, поскольку необходимо четыре контакта, чтобы осуществить приём и передачу энергии между источником и приёмником или потребителем.
Электроцепи можно разделить по своему назначению:
- Силовые электроцепи выполняют функцию распределения и передачи электроэнергии, благодаря им ток попадает к приёмнику. При запуске стиральной машины или включении пылесоса происходит замыкание такой цепи.
- Электроцепи управления приводят в действие или меняют параметры функционирования электрооборудования. В качестве такого элемента схемы электрической цепи можно рассмотреть сигнализацию.
- Электроцепи измерения фиксируют изменения в процессе работы электрических приборов. В качестве примеров можно вспомнить амперметр или вольтметр.
К источнику тока может подсоединяться разное количество его приёмников. Наличие этих элементов определяет то, из чего состоит электроцепь и режимы, в котором она работает.
Номинальный режим
Его необходимость состоит в соблюдении технических параметров всей системы и отдельных её элементов. Все показатели в этом режиме соответствуют нормам технической документации и справочной литературы. Полный перечень параметров может отличаться в зависимости от того, из каких элементов состоит электрическая цепь. Но есть три показателя, которыми обладают все без исключения элементы:
- напряжение;
- мощность;
- номинальный ток.
Короткое замыкание и холостой ход
В этой ситуации выключатель в схеме электроцепи замкнут, сопротивление и напряжение одновременно равны нулю.
Если электрический ток меняется в заданных пределах, нижний порог всегда будет равняться нулю, и такой элемент начнёт передачу энергии во внешнюю цепь.
Если этот показатель ниже нуля, соответственно резисторы потребляют энергию источников, с которыми они соединены, и собственные запасы.
Этот режим соблюдается при условии отключенной нагрузки от сетевого питания, при этом ток равняется нулю. Все элементы того, что называется электрической цепью, не задействуются.
Передача активной мощности
Использование согласованного режима обеспечивает передачу максимальной мощности. Если заранее не подготовиться к такому рабочему режиму, существует вероятность выхода схемы из строя.
Современными представлениями о теории электроцепи человечество должно быть обязано всемирно известному немецкому ученому Георгу Симону Ому, который в 1826 году открыл закон, названный впоследствии его именем.
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.
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!
Замкнутая и разомкнутая электрическая цепь
К основным элементам электрических цепей относятся:
- источники питания;
- провода;
- потребители (приемники);
- защитные и коммутационные устройства.
Элементы электрических цепей бывают активными либо пассивными. Пассивными элементами являются провода, потребители и конденсаторы. Активными считаются двигатели, аккумуляторы, которые заряжаются, и источники питания.
Электрическая цепь может находиться в замкнутом или разомкнутом положении.
Электрическая цепь в замкнутом положении
Наиболее простой замкнутой цепью считается соединение проводниками источника питания с приемником. Проводники всегда должны изолироваться.
Для того, чтобы обеспечить стабильную и безопасную работу электроцепи, в нее включают вспомогательные элементы. К ним относятся приборы измерения напряжения и тока, разнообразные включатели и переключатели, а также прочие устройства.
Замкнутая электрическая цепь делится на две составляющие: внутреннюю и внешнюю.
Закон Ома для замкнутой цепи
Закон Ома для замкнутой цепи показывает зависимость силы тока от электродвижущей силы, сопротивления источника питания и сопротивлений нагрузки.
Сложно разобраться самому?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Значение силы тока равняется отношению ЭДС источника к суммарному значению внешнего и внутреннего сопротивления цепи. Данную зависимость опытным путем вывел ученый Георг Ом в начале XIX века и описал ее следующим математическим выражением:
где (I) – сила тока;
(ε) – ЭДС источника питания;
(R) – внешнее сопротивление цепи;
(r) – внутренне сопротивление источника.
Чтобы рассчитать силу тока на отдельно взятом сопротивлении, используют следующее выражение:
После проведения преобразований, ЭДС источника питания замкнутой цепи с несколькими внешними сопротивлениями (потребителями) будет выглядеть так:
Физическое понимание закона Ома для замкнутой цепи
Замкнутая цепь может быть образована потребителями только в сочетании с источником питания. Ток, который протекает через потребителя, возвращается к источнику. Именно поэтому на силу тока влияет как сопротивление потребителя, так и сопротивление самого источника. Соответствующим образом общее сопротивление любой замкнутой цепи равняется сумме сопротивления потребителя и сопротивления источника.
Физический смысл зависимости силы тока от ЭДС и сопротивлений состоит в том, что с увеличением ЭДС растет энергия носителей зарядов. Это значит, что скорость их упорядоченного движения увеличивается. Однако, если при этом увеличивается сопротивление цепи, их движение замедляется, и соответственно, уменьшается сила тока.
Электроток течет по замкнутой цепи, обязательным условием его бесперебойного движения есть надежные соединения всех элементов.
Не нашли что искали?
Просто напиши и мы поможем
Источниками питания в различных цепях могут быть аккумуляторы, генераторы и гальванические элементы.
Также существуют различные потребители, в основном это осветительные приборы и двигатели различных устройств.
Для надежного соединения используют металлические провода разнообразных размеров и с различными свойствами. Зачастую проводники изолирую между собой.
Для того, чтобы ток начал перемещаться по цепи, должны быть соединены две ее точки, причем в одной из этих точек должен быть избыток носителей заряда. Таким образом, создается разность потенциалов между ними. Главным устройством, создающим такую разность, есть источник питания.
Потребители в электроцепи считаются нагрузками. Нагрузки создают сопротивление течению тока.
Электроток применяют для создания искусственного освещения. Простые электролампочки есть наглядным примером простой замкнутой цепи.
Электрическая цепь в разомкнутом положении
Если заряды не протекают по цепи, то на ее концах есть напряжение. В таком положении цепь, как бы, находится в процессе ожидания соединения данных концов для течения тока. Такая цепь считается разомкнутой.
Для подключения и отключения электролампочек необходим разрыв электроцепи. Для удобного использования были придуманы различные рубильники и выключатели. Их функцией является управление потоком электрических зарядов.
Рубильники есть наглядным примером принципа работы переключателей или выключателей. Однако для их применения в мощных электрических цепях требуется обустройство безопасной эксплуатации. Некоторые части рубильников бывают открытыми, поэтому есть опасность их воспламенения при попадании горючих материалов. На сегодняшний день есть выключатели, защищенные изолирующим корпусом.