Прежде чем перейти к цепям переменного тока, рассмотрим схемы постоянного тока, характеризующиеся более простыми соотношениями. При расчете и анализе электрических цепей большое значение имеет правильный учет знаков токов, проходящих в ветвях схемы, напряжении и э. д. с, приложенных к ним.

На рис. 1-1, а показана цепь, состоящая из двух последовательно включенных сопротивлении R₁, и R₂, к которым приложена э. д. с. E. К зажимам э. д. с. подключим вольтметр V₁. Вольтметр покажет положительное напряжение. Положительное направление э. д. с. обозначено стрелкой (стрелка направлена к положительному зажиму э. д. с).

а) Понятие о векторах

На рис. 1-4 приведена кривая изменения переменного тока во времени. Ток сначала растет от нуля (при = 0°) до максимального положительного значения + I_M (при = 90°), затем убывает, переходит через нуль (при = 180°), достигает максимального отрицательного значения — I_M (при = 270°) и, наконец, возвращается к нулю (при = 360°). После этого весь цикл изменения тока повторяется.

а) Основные сведения о коротких замыканиях

Короткие замыкания, возникающие в электрических сетях, машинах и аппаратах, отличаются большим разнообразием как по виду, так и по характеру повреждения.

а) Изменение тока при коротком замыкании

Рассчитать трехфазное короткое замыкание — это значит определить токи и напряжения, имеющие место при этом виде повреждения как в точке к. з., так и в отдельных ветвях схемы.

Ток в процессе короткого замыкания не остается постоянным, а изменяется, как показано на рис. 1-23. Из этого рисунка видно, что ток, увеличившийся в первый момент времени, затухает до некоторой величины, а затем под действием автоматического регулятора возбуждения (АРВ) достигает установившегося значения.

При однофазном или двухфазном коротком замыкании, когда трехфазная система становится несимметричной, фазы оказываются в разных условиях, что не позволяет выполнять расчет, как это делалось при трехфазном к. з., только для одной из них.

Для определения токов, проходящих при несимметричных коротких замыканиях, потребовалось бы составлять несколько уравнений Кирхгофа для многих контуров и узлов, образующихся в рассматриваемой несимметричной трехфазной системе. Решение этих уравнений с учетом индуктивных связей между фазами, даже для сравнительно простой схемы, является весьма сложной задачей.

С целью упрощения расчетов несимметричных режимов в трехфазной сети предложен метод симметричных составляющих.

Назначение и условия построения векторных диаграмм. Для уяснений условий работы реле удобно использовать векторные диаграммы подведенных к ним напряжений и токов. За основу построения векторных диаграмм приняты следующие исходные положения: для упрощения рассматривается начальный момент КЗ на ЛЭП с односторонним питанием при отсутствии нагрузки (рис.1.3, а); для получения действительных углов сдвига фаз между токами и напряжениями учитывается падение напряжения не только в индуктивном, но и в активном сопротивлении R цепи КЗ; электрическая система, питающая место КЗ, заменяется одним эквивалентным генератором с фазными ЭДС ЕА, ЕВ, ЕС, представляющими симметричную и уравновешенную *1 систему векторов, относительно которых строятся векторы токов и напряжений.

Для упрощения построения диаграмм обычно рассматриваются металлические КЗ, при которых переходное сопротивление в месте замыкания RП = 0. За положительное направление токов принимается их направление от источника питания к месту повреждения, соответственно положительными считаются ЭДС и падения напряжения, направления которых совпадают с направлением положительного тока.