Atunci când amenajați un apartament sau o casă nouă, renovarea sau renovarea locuințelor, trebuie să vă ocupați de elementele proiectate pentru fluxul de curent electric. Este important să știm ce este un circuit electric, în ce constă, de ce este necesar un circuit și ce calcule trebuie efectuate.
Ce sunt circuitele electrice
Un circuit electric este un complex de diferite elemente interconectate. Este proiectat pentru fluxul de curent electric, unde apar tranzitorii. Mișcarea electronilor este asigurată de prezența unei diferențe de potențial și poate fi descrisă folosind termeni precum tensiune și curent.
Circuitul intern este asigurat prin conectarea tensiunii ca sursă de alimentare. Restul elementelor formează o rețea externă. Pentru deplasarea sarcinilor în sursa de energie a câmpului, va fi necesară o forță externă. Aceasta poate fi o înfășurare a unui generator, a unui transformator sau a unei surse galvanice.
Pentru ca un astfel de sistem să funcționeze corect, circuitul său trebuie să fie închis, altfel curentul nu va curge. Aceasta este o condiție prealabilă pentru funcționarea coordonată a tuturor dispozitivelor. Nu orice circuit poate fi un circuit electric. De exemplu, solul sau liniile de protecție nu sunt astfel deoarece nu circulă curent prin ele în mod normal. Pot fi numite electrice prin principiul acțiunii. În caz de urgență, curentul trece prin ele și circuitul se închide, mergând în pământ.
În funcție de sursa de alimentare, tensiunea din circuit poate fi constantă sau variabilă. Bateria de celule asigură tensiune constantă, iar înfășurările generatoarelor sau transformatoarelor asigură tensiune alternativă.
Componentele principale
Toate componentele dintr-un circuit participă la un singur proces electromagnetic. În mod convențional, acestea sunt împărțite în trei grupuri.
- Sursele primare de energie electrică și semnalele pot converti energia neelectromagnetică în energie electrică. De exemplu, o celulă galvanică, baterie, generator electromecanic.
- Tipul secundar, atât la intrare, cât și la ieșire, are energie electrică. Numai parametrii săi se schimbă - tensiunea și curentul, forma, magnitudinea și frecvența acestora. Un exemplu ar fi redresoarele, invertoarele, transformatoarele.
- Consumatorii activi de energie transformă curentul electric în iluminat sau căldură. Acestea sunt dispozitive electrotermice, lămpi, rezistențe, motoare electrice.
- Componentele auxiliare includ dispozitive de comutare, dispozitive de măsurare, elemente de conectare și un fir.
Cel mai simplu circuit de linie include o celulă galvanică. Cu ajutorul firelor, o lampă incandescentă este conectată la ea printr-un întrerupător. Pentru a măsura curentul și tensiunea, un voltmetru și un ampermetru sunt incluse în acesta.
Clasificarea circuitului
Circuitele electrice sunt clasificate în funcție de tipul de complexitate: simplu (neramificat) și complex (ramificat). Există o diviziune în circuite de curent continuu și curent alternativ, precum și sinusoidale și non-sinusoidale.Pe baza naturii elementelor, acestea sunt liniare și neliniare. Liniile de curent alternativ pot fi monofazate și trifazate.
Ramificat și neramificat
Același curent curge în toate elementele unui circuit neramificat. Cea mai simplă linie ramificată include trei ramuri și două noduri. Fiecare ramură are propriul curent. O ramură este definită ca o secțiune a unui lanț care este formată din elemente conectate în serie închise între două noduri. Un nod este punctul în care converg trei ramuri.
Dacă un punct este pus pe diagramă la intersecția a două linii drepte, există o conexiune electrică a celor două linii în acest loc. Dacă nodul nu este marcat, lanțul nu este ramificat.
Liniar și neliniar
Un circuit electric în care consumatorii nu depind de valoarea tensiunii și de direcția curenților, iar toate componentele sunt liniare, se numește liniar. Elementele unui astfel de circuit includ surse dependente și independente de curenți și tensiuni. În liniar, rezistența unui element nu depinde de curent, de exemplu, un cuptor electric.
În neliniar, elementele pasive depind de valorile direcției curenților și tensiunilor, au cel puțin un element neliniar. De exemplu, rezistența unei lămpi cu incandescență este afectată de supratensiuni de tensiune și supratensiuni de curent.
Denumiri ale elementelor din diagramă
Documentele suplimentare sunt atașate desenului. Lista lor poate fi indicată în ordine alfabetică cu sortare digitală pe desen în sine sau pe o foaie separată. Zece tipuri de circuite sunt clasificate; în electrotehnică, de obicei sunt utilizate trei circuite principale.
- Funcționalul are detalii minime. Funcțiile principale ale nodurilor sunt reprezentate de un dreptunghi cu denumiri de litere.
- Diagrama schematică arată în detaliu proiectarea elementelor utilizate, precum și conexiunile și contactele acestora. Parametrii necesari pot fi afișați direct pe diagramă sau într-un document separat. Dacă este indicată doar o parte a instalației, aceasta este o diagramă pe o linie, când sunt indicate toate elementele - completă.
- În schema de cablare, sunt utilizate denumirile de referință ale elementelor, locația lor, metoda de instalare și secvența.
Pentru a citi circuitele electrice, trebuie să cunoașteți simbolurile grafice convenționale. Sârmele care leagă elementele sunt afișate cu linii. Linia continuă este o denumire generală pentru cablare. Deasupra acestuia pot fi indicate date despre metoda de așezare, material, tensiune, curent. Pentru o diagramă cu o singură linie, un grup de conductori este prezentat cu o linie întreruptă. La început și la sfârșit, indicați marcarea firului și locul conexiunii sale.
Crestăturile verticale pe linia firului indică numărul de fire. Dacă sunt mai mult de trei, se efectuează desemnarea digitală. Linia punctată denotă circuite de control, o rețea de securitate, evacuare, iluminat de urgență.
Comutatorul din diagramă arată ca un cerc cu o linie înclinată spre dreapta. După tipul și numărul de liniuțe, parametrii dispozitivului sunt determinați.
În plus față de desenele principale, există circuite echivalente.
Circuite electrice trifazate
Dintre circuitele electrice, atât sistemele monofazate, cât și cele multifazice sunt comune. Fiecare parte a unui circuit polifazic este caracterizată de aceeași valoare de curent și se numește fază. Ingineria electrică face distincția între două concepte ale acestui termen. Prima este o componentă directă a unui sistem trifazat. A doua este o valoare care se schimbă sinusoidal.
Un circuit trifazat este unul dintre sistemele de curent alternativ multifazic, în care acționează EMF (forță electromotivă) sinusoidală cu aceeași frecvență, care sunt deplasate în timp unul față de altul printr-un anumit unghi de fază. Este format din înfășurări ale unui generator trifazat, trei receptoare de energie și fire de conectare.
Astfel de circuite servesc la asigurarea generării de energie electrică pentru transmiterea, distribuția și prezintă următoarele avantaje:
- rentabilitatea generării și transportului de energie electrică în comparație cu un sistem monofazat;
- generarea simplă a unui câmp magnetic, care este necesar pentru funcționarea unui motor electric asincron trifazat;
- același grup electrogen produce două tensiuni de funcționare - linie și fază.
Sistemul trifazat este benefic atunci când transmite electricitate pe distanțe mari. În plus, consumul de materiale este mult mai mic decât cel al celor monofazate. Principalii consumatori sunt transformatoarele, motoarele electrice asincrone, convertoarele, cuptoarele cu inducție, centralele puternice de încălzire și electricitate. Printre dispozitivele monofazate cu consum redus de energie, se pot remarca unelte electrice, lămpi incandescente, aparate de uz casnic, surse de alimentare.
Circuitul trifazat se distinge printr-un echilibru semnificativ al sistemului. Metodele de conectare a fazelor au primit structura „stea” și „triunghi”. De obicei, fazele de generare a mașinilor electrice sunt conectate printr-o „stea”, iar fazele consumatorilor sunt conectate printr-o „stea” și un „triunghi”.
Legile în vigoare în circuitele electrice
- Legea lui Ohm pentru o secțiune dreaptă a unui circuit, care determină relația dintre forța electromotivă, tensiunea sursei cu curentul care curge în conductor și rezistența conductorului însuși.
- Pentru a găsi toți curenții și tensiunile, utilizați regulile Kirchhoff, care funcționează între curenți și tensiuni ale oricărei părți a circuitului electric.
- Legea Joule-Lenz cuantifică efectul termic al unui curent electric.
În circuitele de curent continuu, direcția de acțiune a forței electromotoare este indicată de la potențial negativ la pozitiv. Direcția este luată ca mișcare a sarcinilor pozitive. În acest caz, săgeata este direcționată de la un potențial mai mare la unul inferior. Tensiunea este întotdeauna direcționată în aceeași direcție ca curentul.
În circuitele EMF sinusoidale, tensiunea și curentul sunt indicate printr-un semiciclu al curentului, în timp ce acesta nu își schimbă direcția. Pentru a sublinia diferența de potențial, acestea sunt indicate prin semnele „+” și „-”.
Cum se calculează circuitele electrice
- o metodă bazată pe legea lui Ohm și regulile lui Kirchhoff;
- metoda pentru determinarea curenților de buclă;
- recepția transformărilor echivalente;
- metoda de măsurare a rezistenței conductoarelor de protecție;
- calculul potențialelor nodale;
- metoda generatorului identic și altele.
Baza pentru calcularea unui circuit electric simplu conform legii lui Ohm este determinarea puterii curentului într-o secțiune separată cu o rezistență cunoscută a conductorilor și o tensiune dată.
În funcție de starea problemei, sunt cunoscute rezistențele rezistențelor R1, R2, R3, R4, R5, R6 conectate la circuit (fără a lua în considerare rezistența amperometrului). Este necesar să se calculeze puterea curenților J1, J2 ... J6.
Există trei secțiuni consecutive pe diagramă. Mai mult, al doilea și al treilea au ramificații. Rezistențele acestor secțiuni vor fi notate ca R1, R ', R ". Atunci rezistența totală este egală cu suma rezistențelor:
R = R1 + R '+ R "Unde
R ' - rezistența totală a rezistențelor conectate în paralel R2, R3, R4.
R " - rezistența totală a rezistențelor R5 și R6.
Folosind legea conexiunii paralele, calculăm rezistența R 'și R ".
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R "= 1 / R5 + 1 / R6
Pentru a determina puterea curentului într-un circuit neramificat, cunoscând rezistența totală la o tensiune dată, puteți utiliza următoarea formulă:
I = U / R, atunci I = I1
Pentru a calcula puterea curentului în ramuri individuale, trebuie să determinați tensiunea pe secțiunile circuitelor seriale conform legii lui Ohm:
U1 = IR1; U2 = IR '; U3 = IR ";
Cunoscând tensiunea secțiunilor specifice, puteți calcula puterea curentului pe ramuri individuale:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Uneori este necesar să se afle rezistența secțiunilor după parametrii cunoscuți de tensiune, puterea curentului, rezistența altor secțiuni sau să se facă un calcul al tensiunii folosind datele de rezistență disponibile și puterea curentului.
Principala parte a metodelor vizează simplificarea calculelor. Acest lucru se realizează prin adaptarea sistemelor de ecuații sau a circuitului în sine. Calculul circuitelor electrice se efectuează în diferite moduri, în funcție de clasa complexității lor.
