Når man ordner en ny leilighet eller et hus, renoverer eller renoverer boliger, må man forholde seg til elementer designet for strømmen av elektrisk strøm. Det er viktig å vite hva en elektrisk krets er, hva den består av, hvorfor en krets er nødvendig, og hvilke beregninger som må utføres.
Hva er elektriske kretser
En elektrisk krets er et kompleks av forskjellige elementer som er sammenkoblet. Den er designet for strømmen av elektrisk strøm, der transienter oppstår. Bevegelsen til elektroner tilveiebringes av tilstedeværelsen av en potensiell forskjell og kan beskrives ved å bruke termer som spenning og strøm.
Den interne kretsen leveres ved å koble til spenningen som en strømkilde. Resten av elementene danner et eksternt nettverk. For bevegelse av ladninger i feltets kraftkilde vil det være behov for en ekstern kraft. Dette kan være en vikling av en generator, en transformator eller en galvanisk kilde.
For at et slikt system skal fungere riktig, må kretsen være lukket, ellers vil ikke strømmen strømme. Dette er en forutsetning for en koordinert drift av alle enheter. Ikke alle kretser kan være en elektrisk krets. For eksempel er ikke jord- eller beskyttelseslinjer slike fordi ingen strøm strømmer normalt gjennom dem. De kan kalles elektriske etter handlingsprinsippet. I en nødsituasjon går strøm gjennom dem, og kretsen lukkes og går i bakken.
Avhengig av strømkilden kan spenningen i kretsen være konstant eller variabel. Batteriet av celler gir konstant spenning, og viklingene til generatorer eller transformatorer gir vekselspenning.
Hovedkomponenter
Alle komponenter i en krets deltar i en elektromagnetisk prosess. De er konvensjonelt delt inn i tre grupper.
- Primære kilder til elektrisk energi og signaler kan konvertere ikke-elektromagnetisk energi til elektrisk energi. For eksempel en galvanisk celle, batteri, elektromekanisk generator.
- Den sekundære typen, både ved inngangen og ved utgangen, har elektrisk energi. Bare parametrene endres - spenning og strøm, deres form, størrelse og frekvens. Et eksempel kan være likerettere, omformere, transformatorer.
- Aktive energiforbrukere omdanner elektrisk strøm til belysning eller varme. Dette er elektrotermiske enheter, lamper, motstander, elektriske motorer.
- Tilleggskomponenter inkluderer bytteenheter, måleenheter, tilkoblingselementer og en ledning.
Den enkleste linjekretsen inkluderer en galvanisk celle. Ved hjelp av ledninger er en glødelampe koblet til den via en bryter. For å måle strøm og spenning er det inkludert et voltmeter og et amperemeter.
Kretsklassifisering
Elektriske kretser er klassifisert i henhold til typen kompleksitet: enkel (uforgrenet) og kompleks (forgrenet). Det er en inndeling i DC- og AC-kretser, så vel som sinusformede og ikke-sinusformede.Basert på elementenes natur er de lineære og ikke-lineære. AC-ledninger kan være enfaset og trefaset.
Forgrenet og uforgrenet
Den samme strømmen strømmer i alle elementene i en uforgrenet krets. Den enkleste forgrenede linjen inkluderer tre grener og to noder. Hver gren har sin egen strøm. En gren er definert som en del av en kjede som er dannet av seriekoblede elementer innelukket mellom to noder. En node er det punktet der tre grener konvergerer.
Hvis et punkt settes på diagrammet i skjæringspunktet mellom to rette linjer, er det en elektrisk forbindelse av de to linjene på dette stedet. Hvis noden ikke er merket, er ikke kjeden forgrenet.
Lineær og ikke-lineær
En elektrisk krets der forbrukere ikke er avhengige av spenningsverdien og strømretningen, og alle komponentene er lineære, kalles lineær. Elementene i en slik krets inkluderer avhengige og uavhengige kilder til strøm og spenning. Linjært avhenger ikke motstanden til et element av strømmen, for eksempel en elektrisk ovn.
I ikke-lineære, avhenger passive elementer av verdiene i retning av strøm og spenning, har minst ett ikke-lineært element. For eksempel påvirkes motstanden til en glødelampe av spennings- og strømspenninger.
Betegnelser på elementer i diagrammet
Ytterligere dokumenter er vedlagt tegningen. Listen deres kan angis i alfabetisk rekkefølge med digital sortering på tegningen, eller på et eget ark. Ti typer kretsløp er klassifisert; innen elektroteknikk brukes vanligvis tre hovedkretsløp.
- Funksjonell har minimal detalj. Hovedfunksjonene til nodene er avbildet av et rektangel med bokstavbetegnelser.
- Skjematisk diagram viser detaljert utformingen av elementene som brukes, samt deres forbindelser og kontakter. De nødvendige parametrene kan vises direkte på diagrammet eller i et eget dokument. Hvis bare en del av installasjonen er angitt, er dette et linjediagram når alle elementene er angitt - fullført.
- I koblingsskjemaet brukes referansebetegnelsene til elementene, deres plassering, installasjonsmetode og sekvens.
For å lese elektriske kretser må du kjenne til de konvensjonelle grafiske symbolene. Ledningene som forbinder elementene er vist med linjer. Den faste linjen er en generell betegnelse for ledningene. Over det kan det være angitt data om leggingsmetode, materiale, spenning, strøm. For et enkelt linjediagram vises en gruppe ledere med en stiplet linje. Ved begynnelsen og slutten, angi merkingen av ledningen og stedet for tilkoblingen.
Vertikale hakk på ledningslinjen indikerer antall ledninger. Hvis det er mer enn tre av dem, utføres digital betegnelse. Den stiplede linjen betegner kontrollkretser, et nettverk av sikkerhet, evakuering, nødbelysning.
Bryteren i diagrammet ser ut som en sirkel med en linje vippet mot høyre. Av typen og antallet bindestreker, bestemmes enhetens parametere.
I tillegg til hovedtegningene er det like kretsløp.
Tre-fase elektriske kretser
Blant elektriske kretser er både enfasede og flerfasesystemer vanlige. Hver del av en flerfasekrets er preget av den samme strømverdien og kalles en fase. Elektroteknikk skiller mellom to begreper i dette begrepet. Den første er en direkte komponent i et trefasesystem. Det andre er en verdi som endrer seg sinusformet.
En trefasekrets er et av flerfasede vekselstrømssystemer, hvor sinusformet EMF (elektromotorisk kraft) med samme frekvens virker, som forskyves i tid i forhold til hverandre av en viss fasevinkel. Den er dannet av viklinger av en trefasegenerator, tre strømmottakere og tilkoblingsledninger.
Slike kretser tjener til å sikre generering av elektrisk energi, for overføring, distribusjon, og har følgende fordeler:
- kostnadseffektivitet med å generere og transportere elektrisitet i sammenligning med et enfasesystem;
- enkel generering av et magnetfelt, som er nødvendig for drift av en trefaset asynkron elektrisk motor;
- det samme generatorsettet produserer to driftsspenninger - linje og fase.
Trefasesystemet er gunstig når du overfører strøm over lange avstander. I tillegg er materialforbruket mye lavere enn for enfaset. De viktigste forbrukerne er transformatorer, asynkrone elektriske motorer, omformere, induksjonsovner, kraftige varme- og kraftverk. Blant enfasede lavstrømsenheter kan man merke elektroverktøy, glødelamper, husholdningsapparater, strømforsyninger.
Tre-fase kretsen er preget av en betydelig balanse i systemet. Metodene for å koble fasene mottok strukturen "stjerne" og "trekant". Vanligvis er fasene til å generere elektriske maskiner forbundet med en "stjerne", og forbrukernes faser er forbundet med en "stjerne" og en "trekant".
Gjeldende lover i elektriske kretser
- Ohms lov for en rett del av en krets, som bestemmer forholdet mellom elektromotorisk kraft, kildens spenning med strømmen som strømmer i lederen og motstanden til selve lederen.
- For å finne alle strømmer og spenninger, bruk Kirchhoff-reglene, som opererer mellom strøm og spenning i en hvilken som helst del av den elektriske kretsen.
- Joule-Lenz-loven kvantifiserer den termiske effekten av en elektrisk strøm.
I likestrømskretser er virkningsretningen til den elektromotoriske kraften indikert fra negativt til positivt potensial. Retningen tas som bevegelse av positive ladninger. I dette tilfellet er pilen rettet fra et høyere potensial til et lavere. Spenningen er alltid rettet i samme retning som strømmen.
I sinusformede EMF-kretser betegnes spenning og strøm ved hjelp av en halv syklus av strømmen, mens den ikke endrer retning. For å understreke forskjellen i potensialer, er de angitt med tegnene "+" og "-".
Hvordan beregnes elektriske kretser
- en metode basert på Ohms lov og Kirchhoffs regler;
- metode for å bestemme sløyfestrømmer;
- mottak av tilsvarende transformasjoner;
- metode for å måle motstanden til beskyttende ledere;
- beregning av nodal potensialer;
- identisk generatormetode, og andre.
Grunnlaget for å beregne en enkel elektrisk krets i henhold til Ohms lov er bestemmelsen av strømstyrken i en egen seksjon med kjent motstand fra lederne og en gitt spenning.
I henhold til tilstandens tilstand er motstandene til motstandene R1, R2, R3, R4, R5, R6 koblet til kretsen kjent (uten å ta hensyn til amperemeternes motstand). Det er nødvendig å beregne styrken til strømene J1, J2 ... J6.
Det er tre påfølgende seksjoner på diagrammet. Videre har andre og tredje forgreninger. Motstandene til disse seksjonene vil bli betegnet som R1, R ', R ". Da er den totale motstanden lik summen av motstandene:
R = R1 + R '+ R "hvor
R ' - total motstand av parallellkoblede motstander R2, R3, R4.
R " - motstandenes totale motstand R5 og R6.
Ved hjelp av loven om parallell forbindelse beregner vi motstanden R 'og R ".
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R "= 1 / R5 + 1 / R6
For å bestemme strømstyrken i en uforgrenet krets, og vite den totale motstanden ved en gitt spenning, kan du bruke følgende formel:
I = U / R, deretter Jeg = I1
For å beregne strømstyrken i individuelle grener, må du bestemme spenningen på seksjonene av seriekretsene i henhold til Ohms lov:
Ul = IR1; U2 = IR '; U3 = IR ";
Å vite spenningen til bestemte seksjoner, kan du beregne strømstyrken på individuelle grener:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Noen ganger er det nødvendig å finne ut motstanden til seksjoner ved kjente parametere for spenning, strømstyrke, motstand av andre seksjoner, eller å foreta en spenningsberegning ved hjelp av tilgjengelige motstandsdata og strømstyrke.
Hoveddelen av metodene er rettet mot å forenkle beregningene. Dette oppnås ved å tilpasse ligningssystemene, eller selve kretsen. Beregningen av elektriske kretser utføres på forskjellige måter, avhengig av klassen av deres kompleksitet.
