Įrengiant naują butą ar namą, atnaujinant ar atnaujinant būstą, tenka susidurti su elementais, suprojektuotais elektros srovei tekėti. Svarbu žinoti, kas yra elektros grandinė, iš ko ji susideda, kodėl reikalinga grandinė ir kokius skaičiavimus reikia atlikti.
Kas yra elektros grandinės
Elektros grandinė yra skirtingų sujungtų elementų kompleksas. Jis skirtas elektros srovės srautui, kur vyksta pereinamieji procesai. Elektronų judėjimą lemia potencialų skirtumas ir jį galima apibūdinti vartojant tokius terminus kaip įtampa ir srovė.
Vidinė grandinė užtikrinama prijungus įtampą kaip energijos šaltinį. Likę elementai sudaro išorinį tinklą. Krūviams judėti lauko energijos šaltinyje reikalinga išorinė jėga. Tai gali būti generatoriaus, transformatoriaus ar galvaninio šaltinio apvija.
Kad tokia sistema veiktų teisingai, jos grandinė turi būti uždaryta, kitaip srovė netekės. Tai būtina sąlyga norint suderinti visų įrenginių veikimą. Ne kiekviena grandinė gali būti elektros grandinė. Pavyzdžiui, antžeminės ar apsaugos linijos nėra tokios, nes jomis srovė paprastai neteka. Veikimo principu juos galima vadinti elektriniais. Esant kritinei padėčiai, srovė praeina pro juos, o grandinė užsidaro, eidama į žemę.
Priklausomai nuo maitinimo šaltinio, įtampa grandinėje gali būti pastovi arba kintanti. Elementų akumuliatorius teikia pastovią įtampą, o generatorių ar transformatorių apvijos - kintamą įtampą.
Pagrindiniai komponentai
Visi grandinės komponentai dalyvauja viename elektromagnetiniame procese. Jie paprastai skirstomi į tris grupes.
- Pirminiai elektros energijos šaltiniai ir signalai ne elektromagnetinę energiją gali paversti elektros energija. Pavyzdžiui, galvaninis elementas, akumuliatorius, elektromechaninis generatorius.
- Antrinis tipas tiek įėjime, tiek išėjime turi elektros energiją. Keičiasi tik jo parametrai - įtampa ir srovė, jų forma, dydis ir dažnis. Pavyzdys galėtų būti lygintuvai, keitikliai, transformatoriai.
- Aktyvūs energijos vartotojai elektros srovę paverčia apšvietimu ar šiluma. Tai yra elektroterminiai įtaisai, lempos, rezistoriai, elektros varikliai.
- Pagalbiniai komponentai yra perjungimo įtaisai, matavimo prietaisai, jungiamieji elementai ir viela.
Paprasčiausia linijos grandinė apima galvaninį elementą. Laidų pagalba per jungiklį prie jo prijungiama kaitrinė lempa. Norėdami išmatuoti srovę ir įtampą, į jį įtrauktas voltmetras ir ampermetras.
Grandinių klasifikacija
Elektros grandinės skirstomos pagal sudėtingumo tipą: paprastos (nešakotos) ir kompleksinės (išsišakojusios). Yra padalijimas į nuolatinės ir kintamosios srovės grandines, taip pat sinusoidines ir ne sinusoidines.Remiantis elementų pobūdžiu, jie yra tiesiniai ir netiesiniai. Kintamosios srovės linijos gali būti vienfazės ir trifazės.
Šakotas ir nešakotas
Ta pati srovė teka visais nešakotos grandinės elementais. Paprasčiausia šakota linija apima tris šakas ir du mazgus. Kiekviena šaka turi savo srovę. Šaka apibrėžiama kaip grandinės dalis, kurią sudaro nuosekliai sujungti elementai, uždaryti tarp dviejų mazgų. Mazgas yra taškas, kuriame susilieja trys šakos.
Jei diagramoje yra taškas, esantis dviejų tiesių sankirtoje, šioje vietoje yra elektrinė dviejų linijų jungtis. Jei mazgas nėra pažymėtas, grandinė nėra išsišakojusi.
Linijinis ir netiesinis
Elektrinė grandinė, kurioje vartotojai nepriklauso nuo įtampos vertės ir srovių krypties, o visi komponentai yra tiesiniai, vadinama tiesine. Tokios grandinės elementai apima priklausomus ir nepriklausomus srovių ir įtampos šaltinius. Linijiniu atveju elemento varža nepriklauso nuo srovės, pavyzdžiui, elektrinės krosnies.
Netiesiniuose pasyvieji elementai priklauso nuo srovių ir įtampų krypties verčių, turi bent vieną netiesinį elementą. Pvz., Kaitinamosios lempos varžai įtakoja įtampos šuoliai ir srovės stipris.
Elementų žymėjimai diagramoje
Prie brėžinio pridedami papildomi dokumentai. Jų sąrašą galima nurodyti abėcėlės tvarka su skaitmeniniu rūšiavimu pačiame piešinyje arba atskirame lape. Klasifikuojama dešimt grandinių tipų; elektrotechnikoje paprastai naudojamos trys pagrindinės grandinės.
- Funkcinis turi minimalų detalumą. Pagrindinės mazgų funkcijos pavaizduotos stačiakampiu su raidžių žymėjimais.
- Schematinėje schemoje išsamiai parodytas naudojamų elementų dizainas, taip pat jų jungtys ir kontaktai. Reikalingi parametrai gali būti rodomi tiesiogiai diagramoje arba atskirame dokumente. Jei nurodoma tik dalis diegimo, tai yra vienos eilutės schema, kai visi elementai yra nurodyti - baigta.
- Elektros instaliacijos schemoje naudojami elementų nuorodiniai žymėjimai, jų vieta, montavimo būdas ir seka.
Norėdami skaityti elektros grandines, turite žinoti įprastus grafinius simbolius. Laidai, jungiantys elementus, parodyti linijomis. Kietoji linija yra bendras laidų žymėjimas. Virš jo galima nurodyti duomenis apie klojimo būdą, medžiagą, įtampą, srovę. Vienos linijos schemoje laidininkų grupė parodyta punktyrine linija. Pradžioje ir pabaigoje nurodykite laido žymėjimą ir jo prijungimo vietą.
Vertikalios išpjovos ant vielos linijos nurodo laidų skaičių. Jei jų yra daugiau nei trys, atliekamas skaitmeninis žymėjimas. Brūkšninė linija žymi valdymo grandines, apsaugos tinklą, evakuaciją, avarinį apšvietimą.
Diagramoje esantis jungiklis atrodo kaip apskritimas, kurio linija pakreipta į dešinę. Pagal brūkšnių tipą ir skaičių nustatomi prietaiso parametrai.
Be pagrindinių brėžinių, yra lygiavertės grandinės.
Trifazės elektros grandinės
Tarp elektrinių grandinių yra paplitusios tiek vienfazės, tiek daugiafazės sistemos. Kiekvienai daugiafazės grandinės daliai būdinga ta pati srovės vertė ir ji vadinama faze. Elektrotechnika išskiria dvi šio termino sąvokas. Pirmasis yra tiesioginis trifazės sistemos komponentas. Antroji yra sinusoidiškai besikeičianti vertybė.
Trifazė grandinė yra viena iš daugiafazių kintamosios srovės sistemų, kur veikia sinusoidinė to paties dažnio EMF (elektromotorinė jėga), kurios tam tikros fazės kampu yra pasislinkusios laike viena kitos atžvilgiu. Jį sudaro trifazio generatoriaus, trijų maitinimo imtuvų ir jungiamųjų laidų apvijos.
Tokios grandinės padeda užtikrinti elektros energijos gamybą, jos perdavimą, paskirstymą ir turi šiuos privalumus:
- elektros energijos gamybos ir perdavimo ekonomiškumas, palyginti su vienfaze sistema;
- paprastas magnetinio lauko generavimas, reikalingas trifazio asinchroninio elektros variklio veikimui;
- tas pats generatorių rinkinys sukuria dvi darbines įtampas - liniją ir fazę.
Trifazė sistema yra naudinga perduodant elektrą dideliais atstumais. Be to, medžiagų suvartojimas yra daug mažesnis nei vienfazių. Pagrindiniai vartotojai yra transformatoriai, asinchroniniai elektros varikliai, keitikliai, indukcinės krosnys, galingos šildymo ir elektrinės. Tarp vienfazių mažos galios prietaisų galima pažymėti elektrinius įrankius, kaitrines lempas, buitinius prietaisus, maitinimo šaltinius.
Trifazė grandinė išsiskiria reikšmingu sistemos balansu. Fazių sujungimo metodai gavo struktūrą „žvaigždė“ ir „trikampis“. Paprastai elektros mašinų generavimo fazes jungia „žvaigždė“, o vartotojų - „žvaigždė“ ir „trikampis“.
Elektros grandinėse galiojantys įstatymai
- Omo dėsnis tiesiam grandinės skyriui, kuris nustato santykį tarp elektromotorinės jėgos, šaltinio įtampos su laidininke tekančia srove ir paties laidininko varžos.
- Norint rasti visas sroves ir įtampas, naudojamos Kirchhoffo taisyklės, veikiančios tarp bet kurios elektros grandinės dalies srovės ir įtampos.
- Joule - Lenzo įstatymas kiekybiškai įvertina elektros srovės šiluminį poveikį.
Nuolatinės srovės grandinėse elektromotorinės jėgos veikimo kryptis nurodoma nuo neigiamo iki teigiamo potencialo. Kryptis priimama kaip teigiamų krūvių judėjimas. Šiuo atveju rodyklė nukreipta iš didesnio potencialo į žemesnį. Įtampa visada nukreipiama ta pačia kryptimi kaip ir srovė.
Sinusinėse EMF grandinėse įtampa ir srovė nurodomi naudojant pusę srovės ciklo, o tai nekeičia savo krypties. Norint pabrėžti potencialų skirtumą, juos žymi ženklai „+“ ir „-“.
Kaip apskaičiuojamos elektros grandinės
- metodas, pagrįstas Ohmo dėsniu ir Kirchhoffo taisyklėmis;
- kilpos srovių nustatymo metodas;
- lygiaverčių transformacijų priėmimas;
- apsauginių laidininkų varžos matavimo metodas;
- mazgų potencialų skaičiavimas;
- identiškas generatoriaus metodas ir kt.
Paprastos elektros grandinės apskaičiavimo pagrindas pagal Ohmo dėsnį yra srovės stiprumo nustatymas atskirame skyriuje su žinomu laidininkų atsparumu ir tam tikra įtampa.
Pagal problemos būklę žinomos rezistorių R1, R2, R3, R4, R5, R6, sujungtų su grandine, varžos (neatsižvelgiant į ampermetro varžą). Būtina apskaičiuoti srovių J1, J2… J6 stiprumą.
Diagramoje yra trys nuoseklūs skyriai. Be to, antrasis ir trečiasis turi pasekmes. Šių sekcijų varžos bus žymimos kaip R1, R ', R ". Tada bendras pasipriešinimas yra lygus varžų sumai:
R = R1 + R '+ R "kur
R ' - bendras lygiagrečiai sujungtų rezistorių varža R2, R3, R4.
R " - bendras rezistorių atsparumas R5 ir R6.
Naudodamiesi lygiagrečios jungties dėsniu, mes apskaičiuojame varžą R 'ir R ".
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R "= 1 / R5 + 1 / R6
Norėdami nustatyti srovės stiprį nešakotoje grandinėje, žinodami bendrą varžą esant tam tikrai įtampai, galite naudoti šią formulę:
I = U / R, tada Aš = I1
Norėdami apskaičiuoti srovės stiprumą atskirose šakose, turite nustatyti įtampą nuosekliųjų grandinių sekcijose pagal Ohmo įstatymą:
U1 = IR1; U2 = IR '; U3 = IR ";
Žinant konkrečių sekcijų įtampą, galite apskaičiuoti srovės stiprį atskirose šakose:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Kartais reikia išsiaiškinti sekcijų atsparumą pagal žinomus įtampos, srovės stiprumo, kitų sekcijų atsparumo parametrus arba atlikti įtampos skaičiavimą naudojant turimus varžos duomenis ir srovės stiprumą.
Pagrindinė metodų dalis skirta supaprastinti skaičiavimus. Tai pasiekiama pritaikius lygčių sistemas arba pačią grandinę. Elektrinių grandinių skaičiavimas atliekamas įvairiais būdais, atsižvelgiant į jų sudėtingumo klasę.
