Bij het inrichten van een nieuw appartement of huis, het renoveren of renoveren van woningen, heeft men te maken met elementen die zijn ontworpen voor de stroom van elektrische stroom. Het is belangrijk om te weten wat een elektrisch circuit is, waaruit het bestaat, waarom een circuit nodig is en welke berekeningen moeten worden uitgevoerd.
Wat zijn elektrische circuits?
Een elektrisch circuit is een complex van verschillende onderling verbonden elementen. Het is ontworpen voor de stroom van elektrische stroom, waar transiënten optreden. De beweging van elektronen wordt verzorgd door de aanwezigheid van een potentiaalverschil en kan worden beschreven met termen als spanning en stroom.
Het interne circuit wordt verzorgd door de spanning als stroombron aan te sluiten. De overige elementen vormen een extern netwerk. Voor de beweging van ladingen in de krachtbron van het veld is een externe kracht vereist. Het kan een wikkeling zijn van een generator, een transformator of een galvanische bron.
Om een dergelijk systeem correct te laten functioneren, moet het circuit worden gesloten, anders zal de stroom niet vloeien. Dit is een voorwaarde voor de gecoördineerde werking van alle apparaten. Niet elk circuit kan een elektrisch circuit zijn. Aardings- of beveiligingslijnen zijn bijvoorbeeld niet zo omdat er normaal geen stroom doorheen stroomt. Ze kunnen elektrisch worden genoemd door het werkingsprincipe. In een noodgeval gaat er stroom doorheen en sluit het circuit en gaat het de grond in.
Afhankelijk van de stroombron kan de spanning in het circuit constant of variabel zijn. De batterij van cellen zorgt voor een constante spanning en de wikkelingen van generatoren of transformatoren wisselen elkaar af.
Hoofd onderdelen
Alle componenten in een circuit nemen deel aan één elektromagnetisch proces. Ze zijn conventioneel verdeeld in drie groepen.
- Primaire bronnen van elektrische energie en signalen kunnen niet-elektromagnetische energie omzetten in elektrische energie. Bijvoorbeeld een galvanische cel, batterij, elektromechanische generator.
- Het secundaire type, zowel aan de ingang als aan de uitgang, heeft elektrische energie. Alleen de parameters veranderen - spanning en stroom, hun vorm, grootte en frequentie. Een voorbeeld zijn gelijkrichters, omvormers, transformatoren.
- Actieve energieverbruikers zetten elektrische stroom om in verlichting of warmte. Dit zijn elektrothermische apparaten, lampen, weerstanden, elektromotoren.
- Aanvullende componenten zijn onder meer schakelapparatuur, meetapparatuur, connectoren en draad.
Het eenvoudigste lijncircuit bevat een galvanische cel. Met behulp van draden is een gloeilamp ermee verbonden via een schakelaar. Om de stroom en spanning te meten, zitten er een voltmeter en een ampèremeter in.
Circuitclassificatie
Elektrische circuits worden geclassificeerd volgens het type complexiteit: eenvoudig (niet-vertakt) en complex (vertakt). Er is een verdeling in DC- en AC-circuits, evenals sinusoïdaal en niet-sinusoïdaal.Op basis van de aard van de elementen zijn ze lineair en niet-lineair. AC-lijnen kunnen eenfasig en driefasig zijn.
Vertakt en onvertakt
Dezelfde stroom vloeit in alle elementen van een onvertakt circuit. De eenvoudigste vertakte lijn omvat drie takken en twee knooppunten. Elke tak heeft zijn eigen stroom. Een tak wordt gedefinieerd als een sectie van een keten die wordt gevormd door in serie geschakelde elementen die zijn ingesloten tussen twee knooppunten. Een knoop is het punt waar drie takken samenkomen.
Als er een punt op het diagram wordt gezet op het snijpunt van twee rechte lijnen, is er op deze plaats een elektrische verbinding van de twee lijnen. Als het knooppunt niet is gemarkeerd, is de keten niet vertakt.
Lineair en niet-lineair
Een elektrisch circuit waarin consumenten niet afhankelijk zijn van de spanningswaarde en de richting van stromen, en alle componenten lineair zijn, wordt lineair genoemd. De elementen van een dergelijke schakeling omvatten afhankelijke en onafhankelijke bronnen van stromen en spanningen. In lineair is de weerstand van een element niet afhankelijk van de stroom, bijvoorbeeld een elektrische oven.
In niet-lineaire, passieve elementen zijn afhankelijk van de waarden van de richting van stromen en spanningen, hebben ten minste één niet-lineair element. De weerstand van een gloeilamp wordt bijvoorbeeld beïnvloed door spannings- en stroompieken.
Benamingen van elementen in het diagram
Aanvullende documenten zijn bij de tekening gevoegd. Hun lijst kan in alfabetische volgorde worden aangegeven met digitale sortering op de tekening zelf, of op een apart blad. Er worden tien soorten circuits geclassificeerd; in de elektrotechniek worden meestal drie hoofdcircuits gebruikt.
- Functioneel heeft minimale details. De belangrijkste functies van de knooppunten worden weergegeven door een rechthoek met letteraanduidingen.
- Het schematische diagram toont in detail het ontwerp van de gebruikte elementen, evenals hun verbindingen en contacten. De benodigde parameters kunnen direct in het diagram of in een apart document worden weergegeven. Als slechts een deel van de installatie is aangegeven, is dit een schema met één regel, waarbij alle elementen zijn aangegeven - compleet.
- In het bedradingsschema worden de referentie-aanduidingen van de elementen, hun locatie, installatiemethode en volgorde gebruikt.
Om elektrische circuits te kunnen lezen, moet u de conventionele grafische symbolen kennen. De draden die de elementen verbinden zijn weergegeven met lijnen. De ononderbroken lijn is een algemene aanduiding voor de bedrading. Hierboven kunnen gegevens worden aangegeven over de manier van leggen, materiaal, spanning, stroom. Voor een enkelvoudig lijndiagram wordt een groep geleiders weergegeven met een stippellijn. Geef aan het begin en aan het einde de markering van de draad en de plaats van de verbinding aan.
Verticale inkepingen op de draadlijn geven het aantal draden aan. Als er meer dan drie zijn, wordt digitale aanduiding uitgevoerd. De stippellijn geeft controlecircuits, een netwerk van beveiliging, evacuatie, noodverlichting aan.
De schakelaar in het diagram ziet eruit als een cirkel met een lijn die naar rechts is gekanteld. Door het type en het aantal streepjes worden de parameters van het apparaat bepaald.
Naast de hoofdtekeningen zijn er equivalente circuits.
Driefasige elektrische circuits
Onder elektrische circuits zijn zowel enkelfasige als meerfasige systemen gebruikelijk. Elk deel van een meerfasencircuit wordt gekenmerkt door dezelfde stroomwaarde en wordt een fase genoemd. Elektrotechniek onderscheidt twee concepten van deze term. De eerste is een direct onderdeel van een driefasensysteem. De tweede is een waarde die sinusvormig verandert.
Een driefasig circuit is een van de meerfasige wisselstroomsystemen, waar sinusoïdale EMF (elektromotorische kracht) van dezelfde frequentie werkt, die in de tijd ten opzichte van elkaar worden verschoven met een bepaalde fasehoek. Het wordt gevormd door wikkelingen van een driefasige generator, drie stroomontvangers en verbindingsdraden.
Dergelijke circuits dienen om de opwekking van elektrische energie te verzekeren, voor de transmissie, distributie, en heeft de volgende voordelen:
- kosteneffectiviteit van opwekking en transport van elektriciteit in vergelijking met een enkelfasig systeem;
- eenvoudige opwekking van een magnetisch veld, dat nodig is voor de werking van een driefasige asynchrone elektromotor;
- dezelfde generatorset produceert twee bedrijfsspanningen - lijn en fase.
Het driefasige systeem is gunstig bij het transporteren van elektriciteit over lange afstanden. Bovendien is het verbruik van materialen veel lager dan dat van eenfasige. De belangrijkste verbruikers zijn transformatoren, asynchrone elektromotoren, omvormers, inductieovens, krachtige verwarmings- en energiecentrales. Onder eenfasige apparaten met laag vermogen kan men elektrisch gereedschap, gloeilampen, huishoudelijke apparaten, voedingen opmerken.
Het driefasige circuit onderscheidt zich door een aanzienlijke balans van het systeem. De methoden voor het verbinden van de fasen kregen de structuur "ster" en "driehoek". Gewoonlijk zijn de fasen van het opwekken van elektrische machines verbonden door een "ster", en de fasen van consumenten zijn verbonden door een "ster" en een "driehoek".
De geldende wetten in elektrische circuits
- De wet van Ohm voor een recht stuk van een circuit, dat de relatie bepaalt tussen de elektromotorische kracht, de spanning van de bron met de stroom die in de geleider vloeit en de weerstand van de geleider zelf.
- Om alle stromen en spanningen te vinden, worden Kirchhoff-regels gebruikt, die werken tussen stromen en spanningen van elk deel van het elektrische circuit.
- De wet van Joule – Lenz kwantificeert het thermische effect van een elektrische stroom.
In gelijkstroomcircuits wordt de werkingsrichting van de elektromotorische kracht aangegeven van negatief naar positief potentiaal. De richting wordt genomen als de beweging van positieve ladingen. In dit geval is de pijl gericht van een hogere potentiaal naar een lagere. De spanning is altijd in dezelfde richting gericht als de stroom.
In sinusvormige EMF-circuits worden spanning en stroom aangegeven met een halve cyclus van de stroom, terwijl deze niet van richting verandert. Om het verschil in potentialen te benadrukken, worden ze aangegeven met de tekens "+" en "-".
Hoe worden elektrische circuits berekend?
- een methode gebaseerd op de wet van Ohm en de regels van Kirchhoff;
- methode voor het bepalen van lusstromen;
- ontvangst van equivalente transformaties;
- methode voor het meten van de weerstand van beschermende geleiders;
- berekening van knooppotentialen;
- identieke generatormethode en andere.
De basis voor het berekenen van een eenvoudig elektrisch circuit volgens de wet van Ohm is het bepalen van de stroomsterkte in een apart gedeelte met een bekende weerstand van de geleiders en een gegeven spanning.
Afhankelijk van de toestand van het probleem zijn de weerstanden van de weerstanden R1, R2, R3, R4, R5, R6 die op het circuit zijn aangesloten bekend (zonder rekening te houden met de weerstand van de ampèremeter). Het is noodzakelijk om de sterkte van de stromen J1, J2... J6 te berekenen.
Er zijn drie opeenvolgende secties in het diagram. Bovendien hebben de tweede en derde vertakkingen. De weerstanden van deze secties zullen worden aangeduid als R1, R', R ". Dan is de totale weerstand gelijk aan de som van de weerstanden:
R = R1 + R '+ R "waar
R' - totale weerstand van parallel geschakelde weerstanden R2, R3, R4.
R " - totale weerstand van weerstanden R5 en R6.
Met behulp van de wet van parallelle verbinding berekenen we de weerstand R' en R".
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R "= 1 / R5 + 1 / R6
Om de stroomsterkte in een onvertakt circuit te bepalen, waarbij u de totale weerstand bij een bepaalde spanning kent, kunt u de volgende formule gebruiken:
ik = U / R, dan ik = I1
Om de stroomsterkte in afzonderlijke takken te berekenen, moet u de spanning op de secties van seriële circuits bepalen volgens de wet van Ohm:
U1 = IR1; U2 = IR'; U3 = IR ";
Als u de spanning van specifieke secties kent, kunt u de stroomsterkte op afzonderlijke takken berekenen:
I2 = U2/R2; I3 = U2/R3; I4 = U2/R4; I5 = U3/R5; I6 = U3 / R6
Soms is het nodig om de weerstand van secties te achterhalen aan de hand van de bekende parameters van spanning, stroomsterkte, weerstand van andere secties, of om een spanningsberekening te maken met behulp van de beschikbare weerstandsgegevens en stroomsterkte.
Het grootste deel van de methoden is gericht op het vereenvoudigen van de berekeningen. Dit wordt bereikt door de stelsels van vergelijkingen, of de schakeling zelf, aan te passen. De berekening van elektrische circuits wordt op verschillende manieren uitgevoerd, afhankelijk van de klasse van hun complexiteit.
