När man ordnar en ny lägenhet eller ett hus, renoverar eller renoverar ett hus måste man ta itu med element som är utformade för strömmen av elektrisk ström. Det är viktigt att veta vad en elektrisk krets är, vad den består av, varför en krets behövs och vilka beräkningar som behöver utföras.
Vad är elektriska kretsar
En elektrisk krets är ett komplex av olika element som är sammankopplade. Den är konstruerad för ström av elektrisk ström, där transienter uppstår. Elektronernas rörelse tillhandahålls genom närvaron av en potentialskillnad och kan beskrivas med termer som spänning och ström.
Den interna kretsen tillhandahålls genom att ansluta spänningen som en strömkälla. Resten av elementen bildar ett externt nätverk. För förflyttning av laddningar i fältets kraftkälla krävs en extern kraft. Det kan vara en lindning av en generator, en transformator eller en galvanisk källa.
För att ett sådant system ska fungera korrekt måste dess krets vara stängd, annars flyter inte strömmen. Detta är en förutsättning för samordning av alla enheter. Inte varje krets kan vara en elektrisk krets. Till exempel är jordnings- eller skyddsledningar inte sådana eftersom ingen ström strömmar normalt igenom dem. De kan kallas elektriska enligt handlingsprincipen. I en nödsituation passerar ström genom dem och kretsen stängs och går ner i marken.
Beroende på strömkällan kan spänningen i kretsen vara konstant eller variabel. Cellbatteriet ger konstant spänning och lindningarna hos generatorer eller transformatorer växlar.
Huvudkomponenter
Alla komponenter i en krets deltar i en elektromagnetisk process. De är konventionellt uppdelade i tre grupper.
- Primära källor till elektrisk energi och signaler kan omvandla icke-elektromagnetisk energi till elektrisk energi. Till exempel en galvanisk cell, batteri, elektromekanisk generator.
- Den sekundära typen, både vid ingången och utgången, har elektrisk energi. Endast dess parametrar ändras - spänning och ström, deras form, storlek och frekvens. Ett exempel kan vara likriktare, växelriktare, transformatorer.
- Aktiva energikonsumenter omvandlar elektrisk ström till belysning eller värme. Dessa är elektrotermiska enheter, lampor, motstånd, elmotorer.
- Hjälpkomponenter inkluderar växlingsanordningar, mätanordningar, kontakter och tråd.
Den enklaste linjekretsen inkluderar en galvanisk cell. Med hjälp av ledningar ansluts en glödlampa till den via en brytare. För att mäta ström och spänning ingår en voltmeter och en amperemeter i den.
Kretsklassificering
Elektriska kretsar klassificeras efter typen av komplexitet: enkel (ogrenad) och komplex (grenad). Det finns en uppdelning i DC- och AC-kretsar, liksom sinusformade och icke-sinusformade.Baserat på elementens natur är de linjära och icke-linjära. AC-ledningar kan vara enfasiga och trefasiga.
Förgrenad och oförgrenad
Samma ström flyter i alla element i en grenad krets. Den enklaste grenade linjen innehåller tre grenar och två noder. Varje gren har sin egen ström. En gren definieras som en sektion av en kedja som bildas av seriekopplade element inneslutna mellan två noder. En nod är den punkt där tre grenar konvergerar.
Om en punkt sätts på diagrammet vid skärningspunkten mellan två raka linjer finns det en elektrisk anslutning av de två linjerna på denna plats. Om noden inte är markerad är kedjan inte grenad.
Linjär och icke-linjär
En elektrisk krets där konsumenterna inte är beroende av spänningsvärdet och strömriktningen, och alla komponenter är linjära, kallas linjär. Elementen i en sådan krets inkluderar beroende och oberoende källor för strömmar och spänningar. Linjärt beror inte ett elements motstånd på strömmen, till exempel en elektrisk ugn.
I icke-linjära beror passiva element på värdena för strömmar och spänningar, har minst ett icke-linjärt element. Till exempel påverkas en glödlampas motstånd av spännings- och strömstyrka.
Beteckningar av element i diagrammet
Ytterligare dokument bifogas ritningen. Listan kan anges i alfabetisk ordning med digital sortering på själva ritningen eller på ett separat ark. Tio typer av kretsar klassificeras; inom elektroteknik används vanligtvis tre huvudkretsar.
- Funktionell har minimal detalj. Nodernas huvudfunktioner avbildas av en rektangel med bokstavsbeteckningar.
- Det schematiska diagrammet visar i detalj utformningen av de element som används, samt deras anslutningar och kontakter. De önskade parametrarna kan visas direkt på diagrammet eller i ett separat dokument. Om endast en del av installationen anges är detta ett enradigt diagram, när alla element anges - komplett.
- I kopplingsschemat används referensbeteckningarna för elementen, deras placering, installationsmetod och sekvens.
För att läsa elektriska kretsar måste du känna till de konventionella grafiska symbolerna. Ledningarna som förbinder elementen visas med linjer. Den heldragna linjen är en allmän beteckning för ledningarna. Ovan kan data om metoden för läggning, material, spänning, ström anges. För ett enda linjediagram visas en grupp ledare med en streckad linje. I början och i slutet anger du ledningens märkning och platsen för anslutningen.
Vertikala skåror på trådlinjen anger antalet ledningar. Om det finns fler än tre av dem utförs digital beteckning. Den streckade linjen betecknar styrkretsar, ett nätverk av säkerhet, evakuering, nödbelysning.
Omkopplaren i diagrammet ser ut som en cirkel med en linje lutad åt höger. Av typen och antalet streck bestäms enhetens parametrar.
Förutom huvudritningarna finns motsvarande kretsar.
Tre-fas elektriska kretsar
Bland elektriska kretsar är både enfas- och flerfassystem vanliga. Varje del av en polyfas krets kännetecknas av samma strömvärde och kallas en fas. Elektroteknik skiljer mellan två begrepp i denna term. Den första är en direkt komponent i ett trefassystem. Det andra är ett värde som förändras sinusformigt.
En trefaskrets är ett av flerfas växelströmssystem, där sinusformad EMF (elektromotorisk kraft) med samma frekvens verkar, som förskjuts i tid relativt varandra med en viss fasvinkel. Den bildas av lindningar av en trefasgenerator, tre effektmottagare och anslutande ledningar.
Sådana kretsar tjänar till att säkerställa generering av elektrisk energi för dess överföring, distribution och har följande fördelar:
- kostnadseffektivitet med att generera och transportera el i jämförelse med ett enfassystem;
- enkel generering av ett magnetfält, vilket är nödvändigt för drift av en trefas asynkron elmotor;
- samma generatoraggregat producerar två driftsspänningar - linje och fas.
Det trefasiga systemet är fördelaktigt vid överföring av el över långa sträckor. Dessutom är materialförbrukningen mycket lägre än för enfas. De största konsumenterna är transformatorer, asynkrona elmotorer, omvandlare, induktionsugnar, kraftfulla värme- och kraftverk. Bland enfas enheter med låg effekt kan man notera elverktyg, glödlampor, hushållsapparater, strömförsörjning.
Trefaskretsen kännetecknas av en betydande balans i systemet. Metoderna för att ansluta faserna fick strukturen "stjärna" och "triangel". Vanligtvis är faserna med att generera elektriska maskiner anslutna med en "stjärna" och faserna hos konsumenterna är förbundna med en "stjärna" och en "triangel".
Gällande lagar i elektriska kretsar
- Ohms lag för en rak sektion av en krets, som bestämmer förhållandet mellan den elektromotoriska kraften, källans spänning med strömmen som flödar i ledaren och ledarens motstånd.
- För att hitta alla strömmar och spänningar används Kirchhoff-regler som fungerar mellan strömmar och spänningar i någon del av den elektriska kretsen.
- Joule-Lenz-lag kvantifierar den termiska effekten av en elektrisk ström.
I likströmskretsar indikeras den elektromotoriska kraftens verkningsriktning från negativ till positiv potential. Riktningen tas som rörelse av positiva laddningar. I detta fall riktas pilen från en högre potential till en lägre. Spänningen riktas alltid i samma riktning som strömmen.
I sinusformade EMF-kretsar indikeras spänning och ström med en halvcykel av strömmen, medan den inte ändrar riktning. För att betona skillnaden i potentialer indikeras de med tecknen "+" och "-".
Hur beräknas elektriska kretsar
- en metod baserad på Ohms lag och Kirchhoffs regler;
- metod för att bestämma slingströmmar;
- mottagning av ekvivalenta omvandlingar;
- metod för att mäta resistansen hos skyddsledare;
- beräkning av nodpotentialer;
- identisk generatormetod och andra.
Grunden för beräkning av en enkel elektrisk krets enligt Ohms lag är bestämningen av strömstyrkan i ett separat avsnitt med ett känt motstånd hos ledarna och en given spänning.
Enligt problemets tillstånd är motstånden hos motstånden R1, R2, R3, R4, R5, R6 anslutna till kretsen kända (utan att hänsyn tas till amperemätarens motstånd). Det är nödvändigt att beräkna styrkan för strömmarna J1, J2 ... J6.
Det finns tre sektioner i följd på diagrammet. Dessutom har andra och tredje konsekvenser. Motstånden för dessa sektioner kommer att betecknas som R1, R ', R ". Då är det totala motståndet lika med summan av motstånden:
R = R1 + R '+ R "var
R ' - totalt motstånd hos parallellkopplade motstånd R2, R3, R4.
R " - motståndets totala motstånd R5 och R6.
Med lagen om parallell anslutning beräknar vi motståndet R 'och R ".
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R "= 1 / R5 + 1 / R6
För att bestämma strömstyrkan i en grenad krets, med vetskap om det totala motståndet vid en given spänning, kan du använda följande formel:
I = U / R, sedan I = I1
För att beräkna strömstyrkan i enskilda grenar måste du bestämma spänningen på sektionerna av seriella kretsar enligt Ohms lag:
Ul = IRl; U2 = IR '; U3 = IR ";
Att känna till spänningen i specifika sektioner kan du beräkna strömstyrkan på enskilda grenar:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Ibland är det nödvändigt att ta reda på sektionernas motstånd med kända parametrar för spänning, strömstyrka, motstånd hos andra sektioner eller att göra en spänningsberäkning med hjälp av tillgängliga motståndsdata och strömstyrka.
Huvuddelen av metoderna syftar till att förenkla beräkningarna. Detta uppnås genom att anpassa ekvationssystemen eller själva kretsen. Beräkningen av elektriska kretsar utförs på olika sätt, beroende på klassen av deras komplexitet.
