Κατά την οργάνωση ενός νέου διαμερίσματος ή σπιτιού, την ανακαίνιση ή την ανακαίνιση κατοικιών, πρέπει κανείς να ασχοληθεί με στοιχεία σχεδιασμένα για τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε τι είναι ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, από τι αποτελείται, γιατί χρειάζεται ένα κύκλωμα και ποιοι υπολογισμοί πρέπει να γίνουν.
Τι είναι τα ηλεκτρικά κυκλώματα
Ένα ηλεκτρικό κύκλωμα είναι ένα σύμπλεγμα διαφορετικών στοιχείων που συνδέονται μεταξύ τους. Έχει σχεδιαστεί για τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος, όπου συμβαίνουν μεταβατικά. Η κίνηση των ηλεκτρονίων παρέχεται από την παρουσία μιας πιθανής διαφοράς και μπορεί να περιγραφεί χρησιμοποιώντας όρους όπως τάση και ρεύμα.
Το εσωτερικό κύκλωμα παρέχεται συνδέοντας την τάση ως πηγή ισχύος. Τα υπόλοιπα στοιχεία σχηματίζουν εξωτερικό δίκτυο. Για την κίνηση των φορτίων στην πηγή ισχύος του πεδίου, απαιτείται εξωτερική δύναμη. Μπορεί να είναι μια περιέλιξη μιας γεννήτριας, ενός μετασχηματιστή ή μιας γαλβανικής πηγής.
Για να λειτουργεί σωστά ένα τέτοιο σύστημα, το κύκλωμα του πρέπει να είναι κλειστό, διαφορετικά το ρεύμα δεν θα ρέει. Αυτό αποτελεί προϋπόθεση για τη συντονισμένη λειτουργία όλων των συσκευών. Δεν μπορεί κάθε κύκλωμα να είναι ηλεκτρικό κύκλωμα. Για παράδειγμα, οι γραμμές γείωσης ή προστασίας δεν είναι τέτοιες επειδή δεν ρέει κανονικά ρεύμα. Μπορούν να ονομαστούν ηλεκτρικά από την αρχή της δράσης. Σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, το ρεύμα περνά μέσα από αυτά και το κύκλωμα κλείνει, πηγαίνοντας στο έδαφος.
Ανάλογα με την πηγή ισχύος, η τάση στο κύκλωμα μπορεί να είναι σταθερή ή μεταβλητή. Η μπαταρία των κυψελών παρέχει σταθερή τάση και οι περιελίξεις γεννητριών ή μετασχηματιστών παρέχουν εναλλασσόμενη τάση.
Κύρια εξαρτήματα
Όλα τα εξαρτήματα σε ένα κύκλωμα συμμετέχουν σε μία ηλεκτρομαγνητική διαδικασία. Χωρίζονται συμβατικά σε τρεις ομάδες.
- Οι πρωτογενείς πηγές ηλεκτρικής ενέργειας και τα σήματα μπορούν να μετατρέψουν τη μη ηλεκτρομαγνητική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Για παράδειγμα, ένα γαλβανικό στοιχείο, μπαταρία, ηλεκτρομηχανική γεννήτρια.
- Ο δευτερεύων τύπος, τόσο στην είσοδο όσο και στην έξοδο, έχει ηλεκτρική ενέργεια. Μόνο οι παράμετροι της αλλάζουν - τάση και ρεύμα, σχήμα, μέγεθος και συχνότητα. Ένα παράδειγμα θα ήταν ανορθωτές, μετατροπείς, μετασχηματιστές.
- Οι καταναλωτές ενεργής ενέργειας μετατρέπουν το ηλεκτρικό ρεύμα σε φωτισμό ή θερμότητα. Αυτές είναι ηλεκτροθερμικές συσκευές, λαμπτήρες, αντιστάσεις, ηλεκτρικοί κινητήρες.
- Τα βοηθητικά στοιχεία περιλαμβάνουν συσκευές εναλλαγής, συσκευές μέτρησης, συνδέσμους και καλώδια.
Το απλούστερο κύκλωμα γραμμής περιλαμβάνει ένα γαλβανικό στοιχείο. Με τη βοήθεια καλωδίων, ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως συνδέεται σε αυτόν μέσω ενός διακόπτη. Για τη μέτρηση του ρεύματος και της τάσης, ένα βολτόμετρο και ένα αμπερόμετρο περιλαμβάνονται σε αυτό.
Ταξινόμηση κυκλώματος
Τα ηλεκτρικά κυκλώματα ταξινομούνται σύμφωνα με τον τύπο της πολυπλοκότητας: απλά (χωρίς διακλαδώσεις) και περίπλοκα (διακλαδισμένα). Υπάρχει διαίρεση σε κυκλώματα DC και AC, καθώς και ημιτονοειδή και μη ημιτονοειδή.Με βάση τη φύση των στοιχείων, είναι γραμμικά και μη γραμμικά. Οι γραμμές AC μπορούν να είναι μονοφασικές και τριφασικές.
Διακλαδισμένη και χωρίς διακλαδώσεις
Το ίδιο ρεύμα ρέει σε όλα τα στοιχεία ενός μη διακλαδισμένου κυκλώματος. Η απλούστερη διακλαδισμένη γραμμή περιλαμβάνει τρεις κλάδους και δύο κόμβους. Κάθε υποκατάστημα έχει το δικό του ρεύμα. Ένας κλάδος ορίζεται ως ένα τμήμα μιας αλυσίδας που σχηματίζεται από στοιχεία συνδεδεμένα σε σειρά που περικλείονται μεταξύ δύο κόμβων. Ένας κόμβος είναι το σημείο στο οποίο συγκλίνουν τρεις κλάδοι.
Εάν ένα σημείο τοποθετηθεί στο διάγραμμα στη διασταύρωση δύο ευθειών γραμμών, υπάρχει μια ηλεκτρική σύνδεση των δύο γραμμών σε αυτό το μέρος. Εάν ο κόμβος δεν έχει επισημανθεί, η αλυσίδα δεν είναι διακλαδισμένη.
Γραμμικό και μη γραμμικό
Ένα ηλεκτρικό κύκλωμα στο οποίο οι καταναλωτές δεν εξαρτώνται από την τιμή τάσης και την κατεύθυνση των ρευμάτων, και όλα τα εξαρτήματα είναι γραμμικά, ονομάζεται γραμμικό. Τα στοιχεία ενός τέτοιου κυκλώματος περιλαμβάνουν εξαρτημένες και ανεξάρτητες πηγές ρευμάτων και τάσεων. Σε γραμμικό επίπεδο, η αντίσταση ενός στοιχείου δεν εξαρτάται από το ρεύμα, για παράδειγμα, έναν ηλεκτρικό κλίβανο.
Σε μη γραμμικά, τα παθητικά στοιχεία εξαρτώνται από τις τιμές της κατεύθυνσης των ρευμάτων και των τάσεων, έχουν τουλάχιστον ένα μη γραμμικό στοιχείο. Για παράδειγμα, η αντίσταση ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως επηρεάζεται από υπερτάσεις τάσης και έντασης.
Ονομασίες στοιχείων στο διάγραμμα
Πρόσθετα έγγραφα επισυνάπτονται στο σχέδιο. Η λίστα τους μπορεί να εμφανίζεται με αλφαβητική σειρά με ψηφιακή ταξινόμηση στο ίδιο το σχέδιο ή σε ξεχωριστό φύλλο. Κατατάσσονται δέκα τύποι κυκλωμάτων · στην ηλεκτρολογία, χρησιμοποιούνται συνήθως τρία κύρια κυκλώματα.
- Η λειτουργική έχει ελάχιστες λεπτομέρειες. Οι κύριες λειτουργίες των κόμβων απεικονίζονται από ένα ορθογώνιο με ονομασίες γραμμάτων.
- Το σχηματικό διάγραμμα δείχνει λεπτομερώς το σχεδιασμό των στοιχείων που χρησιμοποιήθηκαν, καθώς και τις συνδέσεις και τις επαφές τους. Οι απαιτούμενες παράμετροι μπορούν να εμφανιστούν απευθείας στο διάγραμμα ή σε ξεχωριστό έγγραφο. Εάν υποδεικνύεται μόνο μέρος της εγκατάστασης, αυτό είναι ένα διάγραμμα μιας γραμμής, όταν υποδεικνύονται όλα τα στοιχεία - πλήρης.
- Στο διάγραμμα καλωδίωσης, χρησιμοποιούνται οι ονομασίες αναφοράς των στοιχείων, η θέση τους, η μέθοδος εγκατάστασης και η ακολουθία.
Για να διαβάσετε ηλεκτρικά κυκλώματα, πρέπει να γνωρίζετε τα συμβατικά γραφικά σύμβολα. Τα καλώδια που συνδέουν τα στοιχεία εμφανίζονται με γραμμές. Η συμπαγής γραμμή είναι μια γενική ονομασία για την καλωδίωση. Πάνω μπορεί να δείξει δεδομένα σχετικά με τη μέθοδο τοποθέτησης, υλικό, τάση, ρεύμα. Για ένα διάγραμμα μίας γραμμής, εμφανίζεται μια ομάδα αγωγών με διακεκομμένη γραμμή. Στην αρχή και στο τέλος, υποδείξτε τη σήμανση του καλωδίου και τη θέση της σύνδεσής του.
Οι κάθετες εγκοπές στη γραμμή του σύρματος υποδεικνύουν τον αριθμό των καλωδίων. Εάν υπάρχουν περισσότερα από τρία από αυτά, πραγματοποιείται ψηφιακή ονομασία. Η διακεκομμένη γραμμή υποδηλώνει κυκλώματα ελέγχου, ένα δίκτυο ασφάλειας, εκκένωσης, φωτισμού έκτακτης ανάγκης.
Ο διακόπτης στο διάγραμμα μοιάζει με έναν κύκλο με μια γραμμή κεκλιμένη προς τα δεξιά. Με βάση τον τύπο και τον αριθμό των παύλων, καθορίζονται οι παράμετροι της συσκευής.
Εκτός από τα κύρια σχέδια, υπάρχουν ισοδύναμα κυκλώματα.
Τριφασικά ηλεκτρικά κυκλώματα
Μεταξύ των ηλεκτρικών κυκλωμάτων, τόσο τα μονοφασικά όσο και τα πολυφασικά συστήματα είναι κοινά. Κάθε μέρος ενός κυκλώματος πολυφασικής χαρακτηρίζεται από την ίδια τιμή ρεύματος και ονομάζεται φάση. Η ηλεκτρομηχανική διακρίνει δύο έννοιες αυτού του όρου. Το πρώτο είναι ένα άμεσο συστατικό ενός τριφασικού συστήματος. Το δεύτερο είναι μια τιμή που αλλάζει ημιτονοειδώς.
Ένα τριφασικό κύκλωμα είναι ένα από τα πολυφασικά συστήματα εναλλασσόμενου ρεύματος, όπου ημιτονοειδές EMF (ηλεκτροκινητική δύναμη) της ίδιας συχνότητας ενεργεί, τα οποία μετατοπίζονται χρονικά το ένα στο άλλο με μια συγκεκριμένη γωνία φάσης. Σχηματίζεται από περιελίξεις τριφασικής γεννήτριας, τριών δεκτών ισχύος και καλωδίων σύνδεσης.
Τέτοια κυκλώματα χρησιμεύουν για να εξασφαλίσουν την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, για τη μετάδοση, τη διανομή και έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
- σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας της παραγωγής και μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας σε σύγκριση με ένα μονοφασικό σύστημα ·
- απλή παραγωγή μαγνητικού πεδίου, το οποίο είναι απαραίτητο για τη λειτουργία ενός τριφασικού ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα ·
- η ίδια γεννήτρια παράγει δύο τάσεις λειτουργίας - γραμμή και φάση.
Το τριφασικό σύστημα είναι ευεργετικό κατά τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Επιπλέον, η κατανάλωση υλικών είναι πολύ χαμηλότερη από εκείνη των μονοφασικών. Οι κύριοι καταναλωτές είναι μετασχηματιστές, ασύγχρονοι ηλεκτρικοί κινητήρες, μετατροπείς, επαγωγικοί κλίβανοι, ισχυρές μονάδες θέρμανσης και παραγωγής ενέργειας. Μεταξύ μονοφασικών συσκευών χαμηλής ισχύος, μπορεί κανείς να παρατηρήσει ηλεκτρικά εργαλεία, λαμπτήρες πυρακτώσεως, οικιακές συσκευές, τροφοδοτικά.
Το τριφασικό κύκλωμα διακρίνεται από μια σημαντική ισορροπία του συστήματος. Οι μέθοδοι σύνδεσης των φάσεων έλαβαν τη δομή "αστέρι" και "τρίγωνο". Συνήθως, οι φάσεις παραγωγής ηλεκτρικών μηχανών συνδέονται με ένα "αστέρι" και οι φάσεις των καταναλωτών συνδέονται με ένα "αστέρι" και ένα "τρίγωνο".
Οι νόμοι που ισχύουν στα ηλεκτρικά κυκλώματα
- Ο νόμος του Ohm για μια ευθεία τομή ενός κυκλώματος, που καθορίζει τη σχέση μεταξύ της ηλεκτροκινητικής δύναμης, της τάσης της πηγής με το ρεύμα που ρέει στον αγωγό και της αντίστασης του ίδιου του αγωγού.
- Για να βρείτε όλα τα ρεύματα και τις τάσεις, χρησιμοποιούνται κανόνες Kirchhoff, οι οποίοι λειτουργούν μεταξύ ρευμάτων και τάσεων οποιουδήποτε μέρους του ηλεκτρικού κυκλώματος.
- Ο νόμος Joule - Lenz ποσοτικοποιεί τη θερμική επίδραση ενός ηλεκτρικού ρεύματος.
Στα κυκλώματα συνεχούς ρεύματος, η κατεύθυνση δράσης της ηλεκτροκινητικής δύναμης υποδεικνύεται από αρνητικό σε θετικό δυναμικό. Η κατεύθυνση λαμβάνεται ως η κίνηση θετικών φορτίων. Σε αυτήν την περίπτωση, το βέλος κατευθύνεται από υψηλότερο δυναμικό σε χαμηλότερο. Η τάση κατευθύνεται πάντα προς την ίδια κατεύθυνση με το ρεύμα.
Στα ημιτονοειδή κυκλώματα EMF, η τάση και το ρεύμα υποδηλώνονται με τη χρήση μισού κύκλου του ρεύματος, ενώ δεν αλλάζει την κατεύθυνση του. Για να δοθεί έμφαση στη διαφορά δυναμικού, επισημαίνονται με τα σύμβολα "+" και "-".
Πώς υπολογίζονται τα ηλεκτρικά κυκλώματα
- μια μέθοδος που βασίζεται στο νόμο του Ohm και στους κανόνες του Kirchhoff ·
- μέθοδος για τον προσδιορισμό των ρευμάτων βρόχου ·
- λήψη ισοδύναμων μετασχηματισμών ·
- μέθοδος μέτρησης της αντίστασης των προστατευτικών αγωγών ·
- υπολογισμός των κομβικών δυνατοτήτων ·
- πανομοιότυπη μέθοδος παραγωγής και άλλα.
Η βάση για τον υπολογισμό ενός απλού ηλεκτρικού κυκλώματος σύμφωνα με τον νόμο του Ohm είναι ο προσδιορισμός της έντασης ρεύματος σε ξεχωριστό τμήμα με γνωστή αντίσταση των αγωγών και δεδομένη τάση.
Σύμφωνα με την κατάσταση του προβλήματος, οι αντιστάσεις των αντιστάσεων R1, R2, R3, R4, R5, R6 που είναι συνδεδεμένες στο κύκλωμα είναι γνωστές (χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η αντίσταση του αμπερόμετρου). Είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η ισχύς των ρευμάτων J1, J2… J6.
Υπάρχουν τρεις διαδοχικές ενότητες στο διάγραμμα. Επιπλέον, το δεύτερο και το τρίτο έχουν προεκτάσεις. Οι αντιστάσεις αυτών των τμημάτων θα συμβολίζονται ως R1, R ', R ". Τότε η συνολική αντίσταση ισούται με το άθροισμα των αντιστάσεων:
R = R1 + R '+ R "όπου
Ρ ' - συνολική αντίσταση παράλληλων συνδεδεμένων αντιστάσεων R2, R3, R4.
Ρ " - συνολική αντίσταση αντιστάσεων R5 και R6.
Χρησιμοποιώντας τον νόμο της παράλληλης σύνδεσης, υπολογίζουμε την αντίσταση R 'και R ".
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R "= 1 / R5 + 1 / R6
Μπορείτε να προσδιορίσετε την τρέχουσα ισχύ σε ένα μη διακλαδισμένο κύκλωμα, γνωρίζοντας τη συνολική αντίσταση σε μια δεδομένη τάση, χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:
I = U / R, έπειτα I = I1
Για να υπολογίσετε την τρέχουσα ισχύ σε μεμονωμένους κλάδους, πρέπει να προσδιορίσετε την τάση στα τμήματα των σειριακών κυκλωμάτων σύμφωνα με το νόμο του Ohm:
U1 = IR1; U2 = IR '; U3 = IR ";
Γνωρίζοντας την τάση συγκεκριμένων τμημάτων, μπορείτε να υπολογίσετε την τρέχουσα ισχύ σε μεμονωμένους κλάδους:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Μερικές φορές είναι απαραίτητο να μάθετε την αντίσταση των τμημάτων με τις γνωστές παραμέτρους τάσης, έντασης ρεύματος, αντίστασης άλλων τμημάτων ή να κάνετε έναν υπολογισμό τάσης χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα δεδομένα αντίστασης και την ισχύ του ρεύματος.
Το κύριο μέρος των μεθόδων αποσκοπεί στην απλοποίηση των υπολογισμών. Αυτό επιτυγχάνεται προσαρμόζοντας τα συστήματα εξισώσεων ή το ίδιο το κύκλωμα. Ο υπολογισμός των ηλεκτρικών κυκλωμάτων πραγματοποιείται με διάφορους τρόπους, ανάλογα με την κατηγορία της πολυπλοκότητάς τους.
