Када уређујете нови стан или кућу, обнављате или обнављате кућиште, морате се бавити елементима дизајнираним за проток електричне струје. Важно је знати шта је електрично коло, од чега се састоји, зашто је потребно коло и које прорачуне треба извршити.
Шта су електрични кругови
Електрично коло је комплекс различитих елемената међусобно повезаних. Дизајниран је за проток електричне струје, тамо где се јављају прелазне појаве. Кретање електрона обезбеђује присуство потенцијалне разлике и може се описати помоћу израза као што су напон и струја.
Интерни круг се обезбеђује повезивањем напона као извора напајања. Остали елементи чине спољну мрежу. За кретање наелектрисања у извору енергије поља биће потребна спољна сила. То може бити намотај генератора, трансформатора или галванског извора.
Да би такав систем правилно функционисао, његово коло мора бити затворено, иначе струја неће тећи. Ово је предуслов за координисан рад свих уређаја. Не може свако коло бити електрично коло. На пример, водови за уземљење или заштиту нису такви јер кроз њих нормално не протиче струја. По принципу деловања могу се назвати електричним. У нужди струја пролази кроз њих и круг се затвара одлазећи у земљу.
У зависности од извора напајања, напон у колу може бити константан или променљив. Батерија ћелија обезбеђује константан напон, а намотаји генератора или трансформатора - наизменични.
Главне компоненте
Све компоненте у колу учествују у једном електромагнетном процесу. Конвенционално су подељене у три групе.
- Примарни извори електричне енергије и сигнали могу претворити неелектромагнетну енергију у електричну. На пример, галванска ћелија, батерија, електромеханички генератор.
- Секундарни тип, и на улазу и на излазу, има електричну енергију. Мењају се само његови параметри - напон и струја, њихов облик, величина и фреквенција. Пример би могли бити исправљачи, претварачи, трансформатори.
- Потрошачи активне енергије претварају електричну струју у осветљење или топлоту. То су електротермички уређаји, лампе, отпорници, електромотори.
- Помоћне компоненте укључују преклопне уређаје, мерне уређаје, конекторе и жицу.
Најједноставније линијско коло укључује галванску ћелију. Уз помоћ жица на њега је преко прекидача повезана лампица са жарном нити. За мерење струје и напона у њега су укључени волтметар и амперметар.
Класификација кола
Електрични кругови су класификовани према врсти сложености: једноставни (неразгранати) и сложени (разгранати). Постоји подела на једносмерне и наизменичне кругове, као и на синусне и несинусне.На основу природе елемената, они су линеарни и нелинеарни. Водови наизменичне струје могу бити једнофазни и трофазни.
Разгранато и неразгранато
Иста струја тече у свим елементима неразгранатог кола. Најједноставнија разграната линија укључује три гране и два чвора. Свака грана има своју струју. Грана се дефинише као пресек ланца који чине серијски повезани елементи затворени између два чвора. Чвор је тачка у којој се три гране конвергирају.
Ако се на дијаграму стави тачка на пресеку две праве, на овом месту постоји електрична веза две линије. Ако чвор није означен, ланац није разгранат.
Линеарно и нелинеарно
Електрични круг у коме потрошачи не зависе од вредности напона и смера струја, а све компоненте су линеарне, назива се линеарним. Елементи таквог кола укључују зависне и независне изворе струја и напона. У линеарном, отпор елемента не зависи од струје, на пример, електричне пећи.
У нелинеарним, пасивни елементи зависе од вредности смера струја и напона, имају бар један нелинеарни елемент. На пример, на отпор жаруље са жарном нити утичу скокови напона и јачине струје.
Ознаке елемената на дијаграму
Додатни документи су у прилогу цртежа. Њихова листа може се назначити по абецедном реду дигиталним сортирањем на самом цртежу или на посебном листу. Класификовано је десет врста кола, ау електротехници се обично користе три главна кола.
- Функционално има минималне детаље. Главне функције чворова приказане су правоугаоником са словним ознакама.
- Шематски дијаграм детаљно приказује дизајн коришћених елемената, као и њихове везе и контакте. Потребни параметри могу се приказати директно на дијаграму или у засебном документу. Ако је назначен само део инсталације, ово је дијаграм у једном реду, када су сви елементи назначени - завршен.
- У схеми ожичења користе се референтне ознаке елемената, њихова локација, начин уградње и редослед.
Да бисте читали електричне кругове, морате знати уобичајене графичке симболе. Жице које повезују елементе приказане су линијама. Пуна линија је општа ознака ожичења. Изнад њега могу се назначити подаци о начину полагања, материјалу, напону, струји. За дијаграм са једном линијом, група проводника је приказана испрекиданом линијом. На почетку и на крају назначите обележавање жице и место њеног повезивања.
Вертикални урези на линији жице означавају број жица. Ако их је више од три, врши се дигитално означавање. Испрекидана линија означава управљачке кругове, мрежу заштите, евакуације, осветљење у случају нужде.
Прекидач на дијаграму изгледа као круг са линијом нагнутом удесно. По врсти и броју цртица одређују се параметри уређаја.
Поред главних цртежа, постоје и еквивалентни кругови.
Трофазни електрични кругови
Међу електричним круговима уобичајени су и једнофазни и вишефазни системи. Сваки део полифазног кола карактерише иста вредност струје и назива се фаза. Електротехника разликује два појма овог појма. Прва је директна компонента трофазног система. Друга је вредност која се синусоидно мења.
Трофазно коло је један од вишефазних система наизменичне струје, где делује синусоидни ЕМФ (електромоторна сила) исте фреквенције, који су померени у времену један према другом за одређени фазни угао. Формиран је намотајима трофазног генератора, три пријемника снаге и прикључним жицама.
Таква кола служе за обезбеђивање производње електричне енергије, за њен пренос, дистрибуцију и имају следеће предности:
- исплативост производње и транспорта електричне енергије у поређењу са једнофазним системом;
- једноставна генерација магнетног поља, која је неопходна за рад трофазног асинхроног електромотора;
- исти агрегат производи два радна напона - линијски и фазни.
Трофазни систем је користан при преносу електричне енергије на велике удаљености. Поред тога, потрошња материјала је много мања од оне код једнофазних. Главни потрошачи су трансформатори, асинхрони електрични мотори, претварачи, индукционе пећи, моћне топлане и електране. Међу једнофазним уређајима мале снаге могу се приметити електрични алати, лампе са жарном нити, кућни апарати, напајања.
Трофазно коло се одликује значајном равнотежом система. Методе за повезивање фаза су добиле структуру "звезда" и "троугао". Обично су фазе генерисања електричних машина повезане „звездом“, а фазе потрошача „звездом“ и „троуглом“.
Закони на снази у електричним круговима
- Охмов закон за равни пресек кола, који одређује однос између електромоторне силе, напона извора са струјом која тече у проводнику и отпора самог проводника.
- Да би се пронашле све струје и напони, користе се Кирххофова правила која делују између струја и напона било ког дела електричног кола.
- Закон Јоуле-Ленз-а квантификује топлотни ефекат електричне струје.
У круговима једносмерне струје, смер деловања електромоторне силе је назначен од негативног ка позитивном потенцијалу. Правац се узима као кретање позитивних наелектрисања. У овом случају стрелица је усмерена са вишег потенцијала на нижи. Напон је увек усмерен у истом смеру као и струја.
У синусоидним ЕМФ круговима напон и струја се приказују помоћу полуцикла струје, док он не мења свој смер. Да би се нагласила разлика у потенцијалима, они су означени знаковима "+" и "-".
Како се израчунавају електрични кругови
- метода заснована на Охмовом закону и Кирцххоффовим правилима;
- метода за одређивање струја петље;
- пријем еквивалентних трансформација;
- метода за мерење отпора заштитних проводника;
- прорачун нодалних потенцијала;
- идентична метода генератора и друге.
Основа за израчунавање једноставног електричног кола према Омовом закону је одређивање јакости струје у посебном одељку са познатим отпором проводника и датим напоном.
Према стању проблема познати су отпори отпорника Р1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р6 прикључених на коло (без узимања у обзир отпора амперметра). Потребно је израчунати јачину струја Ј1, Ј2 ... Ј6.
На дијаграму постоје три узастопна одељка. Штавише, други и трећи имају последице. Отпори ових одељака биће означени као Р1, Р ', Р ". Тада је укупан отпор једнак збиру отпора:
Р = Р1 + Р '+ Р "где
Р ' - укупан отпор паралелно повезаних отпорника Р2, Р3, Р4.
Р " - укупан отпор отпорника Р5 и Р6.
Користећи закон паралелне везе израчунавамо отпор Р 'и Р ".
1 / Р '= 1 / Р2 + 1 / Р3 + 1 / Р4
1 / Р "= 1 / Р5 + 1 / Р6
Да бисте утврдили јачину струје у неразгранатом колу, знајући укупан отпор при датом напону, можете користити следећу формулу:
И = У / Р, онда И = И1
Да бисте израчунали јачину струје у појединим гранама, треба да одредите напон на деловима серијских кола према Охмовом закону:
У1 = ИР1; У2 = ИР '; У3 = ИР ";
Познавајући напон појединих секција, можете израчунати тренутну снагу на појединим гранама:
И2 = У2 / Р2; И3 = У2 / Р3; И4 = У2 / Р4; И5 = У3 / Р5; И6 = У3 / Р6
Понекад је потребно сазнати отпор секција према познатим параметрима напона, јачине струје, отпора осталих секција или направити израчун напона користећи расположиве податке о отпору и јачину струје.
Главни део метода усмерен је на поједностављивање прорачуна. То се постиже прилагођавањем система једначина, или самог кола. Прорачун електричних кола врши се на различите начине, у зависности од класе њихове сложености.
