Semasa mengatur pangsapuri atau rumah baru, merombak atau mengubahsuai perumahan, seseorang harus berurusan dengan elemen yang dirancang untuk aliran arus elektrik. Penting untuk mengetahui apa itu litar elektrik, apa itu, mengapa litar diperlukan, dan pengiraan apa yang perlu dilakukan.
Apakah litar elektrik
Litar elektrik adalah kompleks unsur-unsur yang berbeza yang saling berkaitan. Ia direka untuk aliran arus elektrik, di mana berlaku peralihan. Pergerakan elektron disediakan dengan adanya perbezaan potensi dan dapat digambarkan menggunakan istilah seperti voltan dan arus.
Litar dalaman disediakan dengan menyambungkan voltan sebagai sumber kuasa. Selebihnya elemen membentuk rangkaian luaran. Untuk pergerakan cas di sumber kuasa medan, kekuatan luaran akan diperlukan. Ini boleh menjadi penggulungan generator, transformer atau sumber galvanik.
Agar sistem sedemikian berfungsi dengan betul, litarnya mesti ditutup, jika tidak, arus tidak akan mengalir. Ini adalah prasyarat untuk operasi semua peranti yang diselaraskan. Tidak setiap litar boleh menjadi litar elektrik. Sebagai contoh, garisan tanah atau perlindungan tidak seperti itu kerana tidak ada arus yang mengalir melaluinya secara normal. Mereka boleh dipanggil elektrik dengan prinsip tindakan. Dalam keadaan kecemasan, arus melewati mereka, dan litar ditutup, masuk ke tanah.
Bergantung pada sumber kuasa, voltan dalam litar boleh tetap atau berubah-ubah. Bateri sel memberikan voltan tetap, dan belitan generator atau transformer memberikan voltan bergantian.
Komponen utama
Semua komponen dalam litar mengambil bahagian dalam satu proses elektromagnetik. Mereka secara konvensional dibahagikan kepada tiga kumpulan.
- Sumber tenaga elektrik dan isyarat utama dapat menukar tenaga bukan elektromagnetik menjadi tenaga elektrik. Contohnya, sel galvanik, bateri, penjana elektromekanik.
- Jenis sekunder, baik pada input dan output, mempunyai tenaga elektrik. Hanya parameternya yang berubah - voltan dan arus, bentuk, magnitud dan kekerapannya. Contohnya ialah penerus, penyongsang, transformer.
- Pengguna tenaga aktif menukar arus elektrik menjadi pencahayaan atau panas. Ini adalah peranti elektroterma, lampu, perintang, motor elektrik.
- Komponen tambahan merangkumi alat beralih, alat pengukur, elemen penghubung dan wayar.
Litar talian termudah merangkumi sel galvanik. Dengan bantuan wayar, lampu pijar disambungkan kepadanya melalui suis. Untuk mengukur arus dan voltan, voltmeter dan ammeter disertakan di dalamnya.
Pengelasan litar
Litar elektrik dikelaskan mengikut jenis kerumitan: sederhana (tidak bercabang) dan kompleks (bercabang). Terdapat pembahagian ke dalam rangkaian DC dan AC, serta sinusoidal dan bukan sinusoidal.Berdasarkan sifat unsur-unsur, mereka adalah linear dan tidak linear. Garis AC boleh menjadi fasa tunggal dan tiga fasa.
Bercabang dan tidak bercabang
Arus yang sama mengalir dalam semua elemen litar yang tidak bercabang. Garis bercabang paling sederhana merangkumi tiga cabang dan dua nod. Setiap cawangan mempunyai arus tersendiri. Cabang didefinisikan sebagai bahagian rantai yang dibentuk oleh unsur-unsur bersambung bersiri yang tertutup di antara dua nod. Node adalah titik di mana tiga cabang bersatu.
Sekiranya titik diletakkan pada rajah di persimpangan dua garis lurus, terdapat sambungan elektrik kedua-dua garis di tempat ini. Sekiranya nod tidak ditandakan, rantai tidak bercabang.
Linear dan tidak linear
Litar elektrik di mana pengguna tidak bergantung pada nilai voltan dan arah arus, dan semua komponen linier, disebut linier. Unsur litar seperti itu merangkumi sumber arus dan voltan yang bergantung dan bebas. Secara linier, rintangan unsur tidak bergantung pada arus, contohnya, relau elektrik.
Dalam tidak linier, elemen pasif bergantung pada nilai arah arus dan voltan, mempunyai sekurang-kurangnya satu elemen tidak linear. Contohnya, rintangan lampu pijar dipengaruhi oleh lonjakan voltan dan arus elektrik.
Penunjukan unsur dalam rajah
Dokumen tambahan dilampirkan pada gambar. Senarai mereka dapat ditunjukkan dalam urutan abjad dengan penyortiran digital pada gambar itu sendiri, atau pada helaian yang terpisah. Sepuluh jenis litar dikelaskan; dalam kejuruteraan elektrik, tiga litar utama biasanya digunakan.
- Fungsional mempunyai perincian minimum. Fungsi utama nod digambarkan oleh segi empat tepat dengan sebutan huruf.
- Gambar rajah skematik menunjukkan secara terperinci reka bentuk elemen yang digunakan, serta hubungan dan hubungannya. Parameter yang diperlukan dapat ditunjukkan secara langsung pada rajah atau dalam dokumen yang terpisah. Sekiranya hanya bahagian pemasangan ditunjukkan, ini adalah rajah satu baris, apabila semua elemen ditunjukkan - lengkap.
- Dalam rajah pendawaian, sebutan rujukan elemen, lokasi mereka, kaedah pemasangan dan urutan digunakan.
Untuk membaca litar elektrik, anda perlu mengetahui simbol grafik konvensional. Kabel yang menghubungkan elemen ditunjukkan dengan garis. Garis pepejal adalah sebutan umum untuk pendawaian. Di atasnya dapat ditunjukkan data mengenai kaedah peletakan, bahan, voltan, arus. Untuk gambarajah garis tunggal, sekumpulan konduktor ditunjukkan dengan garis putus-putus. Pada awal dan akhir, nyatakan tanda wayar dan tempat penyambungannya.
Takik menegak pada garis dawai menunjukkan bilangan wayar. Sekiranya terdapat lebih daripada tiga daripadanya, penunjukan digital dilakukan. Garis putus-putus menunjukkan litar kawalan, rangkaian keselamatan, evakuasi, lampu kecemasan.
Suis dalam rajah itu kelihatan seperti bulatan dengan garis miring ke kanan. Mengikut jenis dan bilangan tanda pisah, parameter peranti ditentukan.
Sebagai tambahan kepada gambar utama, terdapat litar yang setara.
Litar elektrik tiga fasa
Di antara litar elektrik, sistem fasa tunggal dan multi-fasa adalah biasa. Setiap bahagian litar polifasa dicirikan oleh nilai arus yang sama dan disebut fasa. Kejuruteraan elektrik membezakan antara dua konsep istilah ini. Yang pertama adalah komponen langsung dari sistem tiga fasa. Yang kedua adalah nilai yang berubah secara sinusoidal.
Litar tiga fasa adalah salah satu sistem AC multi-fasa, di mana sinusoidal EMF (daya elektromotif) dengan frekuensi yang sama bertindak, yang bergeser dalam waktu relatif satu sama lain dengan sudut fasa tertentu. Ia dibentuk oleh belitan penjana tiga fasa, tiga penerima kuasa dan wayar penghubung.
Litar sedemikian berfungsi untuk memastikan penjanaan tenaga elektrik, untuk penghantaran, pengedaran, dan mempunyai kelebihan berikut:
- keberkesanan kos menjana dan mengangkut elektrik berbanding dengan sistem fasa tunggal;
- penjanaan sederhana medan magnet, yang diperlukan untuk operasi motor elektrik tiga fasa tak segerak;
- set penjana yang sama menghasilkan dua voltan operasi - talian dan fasa.
Sistem tiga fasa bermanfaat semasa menghantar elektrik dalam jarak jauh. Di samping itu, penggunaan bahan jauh lebih rendah daripada penggunaan fasa tunggal. Pengguna utama adalah pengubah, motor elektrik tak segerak, penukar, relau aruhan, pemanasan berkuasa dan loji kuasa. Di antara peranti kuasa rendah fasa tunggal, seseorang dapat memperhatikan alat kuasa, lampu pijar, peralatan rumah tangga, bekalan kuasa.
Litar tiga fasa dibezakan oleh keseimbangan sistem yang ketara. Kaedah untuk menghubungkan fasa menerima struktur "bintang" dan "segitiga". Biasanya, fasa menghasilkan mesin elektrik dihubungkan oleh "bintang", dan fasa pengguna dihubungkan oleh "bintang" dan "segitiga".
Undang-undang yang berlaku dalam litar elektrik
- Hukum Ohm untuk bahagian lurus litar, yang menentukan hubungan antara daya elektromotif, voltan sumber dengan arus yang mengalir di konduktor dan rintangan konduktor itu sendiri.
- Untuk mencari semua arus dan voltan, peraturan Kirchhoff digunakan, yang beroperasi antara arus dan voltan dari mana-mana bahagian litar elektrik.
- Undang-undang Joule - Lenz mengukur kesan terma arus elektrik.
Dalam litar arus terus, arah tindakan daya elektromotif ditunjukkan dari potensi negatif hingga positif. Arah diambil sebagai pergerakan cas positif. Dalam kes ini, anak panah diarahkan dari potensi yang lebih tinggi ke yang lebih rendah. Voltan selalu diarahkan ke arah yang sama dengan arus.
Dalam litar EMF sinusoidal, voltan dan arus ditunjukkan menggunakan separuh kitaran arus, sementara ia tidak mengubah arahnya. Untuk menekankan perbezaan potensi, mereka ditunjukkan dengan tanda "+" dan "-".
Bagaimana pengiraan litar elektrik
- kaedah berdasarkan undang-undang Ohm dan peraturan Kirchhoff;
- kaedah untuk menentukan arus gelung;
- penerimaan transformasi setara;
- kaedah untuk mengukur ketahanan konduktor pelindung;
- pengiraan potensi nod;
- kaedah penjana yang sama, dan lain-lain.
Asas untuk mengira litar elektrik sederhana menurut undang-undang Ohm adalah penentuan kekuatan arus di bahagian berasingan dengan rintangan konduktor yang diketahui dan voltan tertentu.
Mengikut keadaan masalah, ketahanan perintang R1, R2, R3, R4, R5, R6 yang disambungkan ke litar diketahui (tanpa mengambil kira rintangan ammeter). Perlu mengira kekuatan arus J1, J2… J6.
Terdapat tiga bahagian berturut-turut pada rajah. Lebih-lebih lagi, yang kedua dan ketiga mempunyai kesan. Rintangan bahagian-bahagian ini akan dilambangkan sebagai R1, R ', R ". Maka jumlah rintangan sama dengan jumlah rintangan:
R = R1 + R '+ R "di mana
R ' - rintangan total perintang bersambung selari R2, R3, R4.
R " - jumlah rintangan perintang R5 dan R6.
Dengan menggunakan hukum sambungan selari, kami mengira rintangan R 'dan R ".
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R "= 1 / R5 + 1 / R6
Untuk menentukan kekuatan semasa dalam litar tanpa cabang, dengan mengetahui jumlah rintangan pada voltan tertentu, anda boleh menggunakan formula berikut:
I = U / R, kemudian I = I1
Untuk mengira kekuatan semasa di cawangan individu, anda perlu menentukan voltan pada bahagian litar bersiri mengikut undang-undang Ohm:
U1 = IR1; U2 = IR '; U3 = IR ";
Mengetahui voltan bahagian tertentu, anda dapat mengira kekuatan semasa pada cawangan individu:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Kadang-kadang perlu untuk mengetahui rintangan bahagian dengan parameter voltan, kekuatan arus, rintangan bahagian lain yang diketahui, atau membuat pengiraan voltan menggunakan data rintangan dan kekuatan arus yang ada.
Bahagian utama kaedah bertujuan untuk mempermudah pengiraan. Ini dicapai dengan menyesuaikan sistem persamaan, atau litar itu sendiri. Pengiraan litar elektrik dilakukan dengan pelbagai cara, bergantung pada kelas kerumitannya.
