Når man arrangerer en ny lejlighed eller et hus, renoverer eller renoverer boliger, skal man beskæftige sig med elementer designet til strømmen af elektrisk strøm. Det er vigtigt at vide, hvad et elektrisk kredsløb er, hvad det består af, hvorfor et kredsløb er nødvendigt, og hvilke beregninger der skal udføres.
Hvad er elektriske kredsløb
Et elektrisk kredsløb er et kompleks af forskellige elementer, der er sammenkoblet. Det er designet til strømmen af elektrisk strøm, hvor transienter opstår. Elektroners bevægelse tilvejebringes ved tilstedeværelsen af en potentialforskel og kan beskrives ved hjælp af udtryk som spænding og strøm.
Det interne kredsløb tilvejebringes ved at forbinde spændingen som en strømkilde. Resten af elementerne danner et eksternt netværk. Til flytning af ladninger i feltets strømkilde kræves en ekstern kraft. Dette kan være en vikling af en generator, en transformer eller en galvanisk kilde.
For at et sådant system skal fungere korrekt, skal dets kredsløb være lukket, ellers strømmer ikke strømmen. Dette er en forudsætning for koordineret drift af alle enheder. Ikke alle kredsløb kan være et elektrisk kredsløb. For eksempel er jord- eller beskyttelsesledninger ikke sådanne, fordi der ikke strømmer normalt gennem dem. De kan kaldes elektriske efter handlingsprincippet. I en nødsituation strømmer strøm gennem dem, og kredsløbet lukkes og går i jorden.
Afhængig af strømkilden kan spændingen i kredsløbet være konstant eller variabel. Batteriet af celler giver konstant spænding, og viklingerne fra generatorer eller transformere giver skiftende spænding.
Hovedkomponenter
Alle komponenter i et kredsløb deltager i en elektromagnetisk proces. De er traditionelt opdelt i tre grupper.
- Primære kilder til elektrisk energi og signaler kan konvertere ikke-elektromagnetisk energi til elektrisk energi. For eksempel en galvanisk celle, et batteri, en elektromekanisk generator.
- Den sekundære type, både ved indgangen og ved udgangen, har elektrisk energi. Kun dens parametre ændres - spænding og strøm, deres form, størrelse og frekvens. Et eksempel ville være ensrettere, omformere, transformere.
- Aktive energiforbrugere omdanner elektrisk strøm til belysning eller varme. Disse er elektrotermiske enheder, lamper, modstande, elektriske motorer.
- Hjælpekomponenter inkluderer skifteindretninger, måleenheder, forbindelseselementer og en ledning.
Det enkleste linjekredsløb inkluderer en galvanisk celle. Ved hjælp af ledninger er en glødelampe forbundet til den via en kontakt. For at måle strøm og spænding er et voltmeter og et amperemeter inkluderet i det.
Kredsløbsklassifikation
Elektriske kredsløb er klassificeret efter kompleksitetstypen: enkel (uforgrenet) og kompleks (forgrenet). Der er en opdeling i DC- og AC-kredsløb såvel som sinusformet og ikke-sinusformet.Baseret på elementernes natur er de lineære og ikke-lineære. AC-ledninger kan være enfasede og trefasede.
Forgrenet og uforgrenet
Den samme strøm flyder i alle elementer i et uforgrenet kredsløb. Den enkleste forgrenede linje inkluderer tre grene og to noder. Hver gren har sin egen strøm. En gren er defineret som en sektion af en kæde, der er dannet af serieforbundne elementer lukket mellem to noder. En knude er det punkt, hvor tre grene konvergerer.
Hvis der sættes et punkt på diagrammet i skæringspunktet mellem to lige linjer, er der en elektrisk forbindelse mellem de to linjer på dette sted. Hvis noden ikke er markeret, er kæden ikke forgrenet.
Lineær og ikke-lineær
Et elektrisk kredsløb, hvor forbrugerne ikke er afhængige af spændingsværdien og strømretningen, og alle komponenter er lineære, kaldes lineær. Elementerne i et sådant kredsløb inkluderer afhængige og uafhængige kilder til strøm og spænding. Linjært afhænger et elements modstand ikke af strømmen, for eksempel en elektrisk ovn.
I ikke-lineære, passive elementer afhænger af værdierne i retning af strømme og spændinger, har mindst et ikke-lineært element. For eksempel påvirkes modstanden fra en glødelampe af spændings- og strømstød.
Betegnelser på elementer i diagrammet
Yderligere dokumenter er vedhæftet tegningen. Deres liste kan angives i alfabetisk rækkefølge med digital sortering på selve tegningen eller på et separat ark. Ti typer kredsløb klassificeres; inden for elektroteknik anvendes normalt tre hovedkredsløb.
- Funktionel har minimal detalje. Nodernes hovedfunktioner er afbildet af et rektangel med bogstavbetegnelser.
- Det skematiske diagram viser detaljeret designet af de anvendte elementer samt deres forbindelser og kontakter. De krævede parametre kan vises direkte på diagrammet eller i et separat dokument. Hvis kun en del af installationen er angivet, er dette et linjediagram, når alle elementer er angivet - komplet.
- I ledningsdiagrammet bruges elementernes referencebetegnelser, deres placering, installationsmetode og rækkefølge.
For at læse elektriske kredsløb skal du kende de konventionelle grafiske symboler. Ledningerne, der forbinder elementerne, vises med linjer. Den faste linje er en generel betegnelse for ledningerne. Over det kan angives data om metoden til lægning, materiale, spænding, strøm. For et enkelt linjediagram vises en gruppe ledere med en stiplet linje. I begyndelsen og slutningen skal du markere ledningen og stedet for dens forbindelse.
Lodrette hak på ledningslinjen angiver antallet af ledninger. Hvis der er mere end tre af dem, udføres digital betegnelse. Den stiplede linje angiver kontrolkredsløb, et netværk af sikkerhed, evakuering, nødbelysning.
Omskifteren i diagrammet ligner en cirkel med en linje vippet mod højre. Af typen og antallet af bindestreger bestemmes enhedens parametre.
Ud over hovedtegningerne er der tilsvarende kredsløb.
Tre-fase elektriske kredsløb
Blandt elektriske kredsløb er både enfasede og flerfasede systemer almindelige. Hver del af et flerfasekredsløb er kendetegnet ved den samme strømværdi og kaldes en fase. Elektroteknik skelner mellem to begreber i dette begreb. Den første er en direkte komponent i et tre-faset system. Den anden er en værdi, der ændrer sig sinusformet.
Et trefaset kredsløb er et af flerfasede vekselstrømssystemer, hvor sinusformet EMF (elektromotorisk kraft) af den samme frekvens virker, som forskydes i tid i forhold til hinanden med en bestemt fasevinkel. Den er dannet af viklinger af en trefasegenerator, tre strømmodtagere og tilslutningsledninger.
Sådanne kredsløb tjener til at sikre generering af elektrisk energi til transmission, distribution og har følgende fordele:
- omkostningseffektivitet ved produktion og transport af elektricitet i sammenligning med et enkeltfasesystem
- enkel generering af et magnetfelt, som er nødvendigt til driften af en trefaset asynkron elektrisk motor;
- det samme generatorsæt producerer to driftsspændinger - linje og fase.
Det trefasede system er fordelagtigt, når der transmitteres elektricitet over lange afstande. Derudover er materialeforbruget meget lavere end forbruget af enfasede. De største forbrugere er transformere, asynkrone elmotorer, omformere, induktionsovne, kraftige varme- og kraftværker. Blandt enfasede enheder med lav effekt kan man bemærke elværktøj, glødelamper, husholdningsapparater, strømforsyninger.
Tre-fasekredsløbet er kendetegnet ved en betydelig balance i systemet. Metoderne til at forbinde faserne modtog strukturen "stjerne" og "trekant". Normalt er faserne med at generere elektriske maskiner forbundet med en "stjerne", og forbrugernes faser er forbundet med en "stjerne" og en "trekant".
De gældende love i elektriske kredsløb
- Ohms lov for en lige sektion af et kredsløb, der bestemmer forholdet mellem elektromotorisk kraft, kildens spænding med strømmen, der strømmer i lederen og modstanden fra selve lederen.
- For at finde alle strømme og spændinger skal du bruge Kirchhoff-reglerne, som fungerer mellem strømme og spændinger i enhver del af det elektriske kredsløb.
- Joule-Lenz-loven kvantificerer den termiske effekt af en elektrisk strøm.
I jævnstrømskredsløb angives virkningen af den elektromotoriske kraft fra negativt til positivt potentiale. Retningen tages som bevægelse af positive ladninger. I dette tilfælde er pilen rettet fra et højere potentiale til et lavere. Spændingen er altid rettet i samme retning som strømmen.
I sinusformede EMF-kredsløb betegnes spænding og strøm ved hjælp af en halv cyklus af strømmen, mens den ikke ændrer retning. For at understrege forskellen i potentialer er de angivet med tegnene "+" og "-".
Hvordan beregnes elektriske kredsløb
- en metode baseret på Ohms lov og Kirchhoffs regler;
- metode til bestemmelse af loopstrømme;
- modtagelse af ækvivalente transformationer;
- metode til måling af modstanden af beskyttende ledere;
- beregning af knudepotentialer
- identisk generator metode og andre.
Grundlaget for beregning af et simpelt elektrisk kredsløb i henhold til Ohms lov er bestemmelsen af strømstyrken i et separat afsnit med en kendt modstand af lederne og en given spænding.
I henhold til problemets tilstand er modstandene til modstandene R1, R2, R3, R4, R5, R6 forbundet til kredsløbet kendt (uden at tage højde for modstanden fra amperemeteret). Det er nødvendigt at beregne styrken af strømme J1, J2 ... J6.
Der er tre på hinanden følgende sektioner på diagrammet. Desuden har den anden og tredje konsekvenser. Modstanden i disse sektioner vil blive betegnet som R1, R ', R ". Derefter er den samlede modstand lig med summen af modstandene:
R = R1 + R '+ R "hvor
R ' - total modstand af parallelt forbundne modstande R2, R3, R4.
R " - modstandens samlede modstand R5 og R6.
Ved hjælp af loven om parallel forbindelse beregner vi modstanden R 'og R ".
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R "= 1 / R5 + 1 / R6
For at bestemme strømstyrken i et uforgrenet kredsløb, idet du kender den samlede modstand ved en given spænding, kan du bruge følgende formel:
I = U / R, derefter I = I1
For at beregne strømstyrken i individuelle grene skal du bestemme spændingen på sektionerne i serielle kredsløb i henhold til Ohms lov:
Ul = IR1; U2 = IR '; U3 = IR ";
Når du kender spændingen i specifikke sektioner, kan du beregne strømstyrken på individuelle grene:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Nogle gange er det nødvendigt at finde ud af modstanden i sektioner ved hjælp af de kendte parametre for spænding, strømstyrke, modstand af andre sektioner eller at foretage en spændingsberegning ved hjælp af de tilgængelige modstandsdata og strømstyrke.
Hoveddelen af metoderne sigter mod at forenkle beregningerne. Dette opnås ved at tilpasse ligningssystemerne eller selve kredsløbet. Beregningen af elektriske kredsløb udføres på forskellige måder afhængigt af klassen af deres kompleksitet.
