Khi bố trí một căn hộ hoặc ngôi nhà mới, cải tạo hoặc sửa chữa nhà ở, người ta phải giải quyết các yếu tố được thiết kế cho dòng điện. Điều quan trọng là phải biết mạch điện là gì, nó bao gồm những gì, tại sao cần có mạch điện và cần thực hiện các phép tính nào.
Mạch điện là gì
Mạch điện là một phức hợp gồm các phần tử khác nhau được kết nối với nhau. Nó được thiết kế cho dòng điện, nơi xảy ra quá độ. Sự chuyển động của các electron được tạo ra bởi sự hiện diện của sự chênh lệch điện thế và có thể được mô tả bằng cách sử dụng các thuật ngữ như điện áp và dòng điện.
Mạch bên trong được cung cấp bằng cách kết nối điện áp như một nguồn điện. Phần còn lại của các phần tử tạo thành một mạng bên ngoài. Đối với sự chuyển động của các điện tích trong nguồn điện của trường thì cần phải có ngoại lực. Nó có thể là cuộn dây của máy phát điện, máy biến áp hoặc nguồn điện mạ.
Để một hệ thống như vậy hoạt động chính xác, mạch của nó phải được đóng lại, nếu không dòng điện sẽ không chạy. Đây là điều kiện tiên quyết cho hoạt động phối hợp của tất cả các thiết bị. Không phải mạch điện nào cũng có thể là mạch điện. Ví dụ, các đường nối đất hoặc bảo vệ không phải như vậy vì không có dòng điện nào chạy qua chúng một cách bình thường. Chúng có thể được gọi là điện theo nguyên tắc hoạt động. Trong trường hợp khẩn cấp, dòng điện đi qua chúng, và mạch đóng lại, đi vào lòng đất.
Tùy theo nguồn điện mà hiệu điện thế trong mạch có thể không đổi hoặc thay đổi được. Pin của các tế bào cung cấp điện áp không đổi, và các cuộn dây của máy phát điện hoặc máy biến áp - xoay chiều.
Những thành phần chính
Tất cả các thành phần trong mạch tham gia vào một quá trình điện từ. Chúng được chia thành ba nhóm theo quy ước.
- Các nguồn năng lượng điện và tín hiệu sơ cấp có thể chuyển đổi năng lượng phi điện từ thành năng lượng điện. Ví dụ, một tế bào điện, pin, máy phát điện cơ.
- Loại thứ cấp, cả ở đầu vào và đầu ra, đều có năng lượng điện. Chỉ có các thông số của nó thay đổi - điện áp và dòng điện, hình dạng, cường độ và tần số của chúng. Một ví dụ sẽ là bộ chỉnh lưu, bộ biến tần, máy biến áp.
- Người tiêu dùng năng lượng hoạt động chuyển đổi dòng điện thành ánh sáng hoặc nhiệt. Đây là các thiết bị điện nhiệt, đèn, điện trở, động cơ điện.
- Các thành phần phụ trợ bao gồm thiết bị chuyển mạch, thiết bị đo lường, đầu nối và dây dẫn.
Mạch dòng đơn giản nhất bao gồm một tế bào mạ. Với sự trợ giúp của dây, đèn sợi đốt được kết nối với nó thông qua một công tắc. Để đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế, trong đó có một vôn kế và một ampe kế.
Phân loại mạch
Các mạch điện được phân loại theo mức độ phức tạp: đơn giản (không phân nhánh) và phức tạp (có phân nhánh). Có một sự phân chia thành các mạch DC và AC, cũng như hình sin và không hình sin.Dựa trên bản chất của các phần tử, chúng là tuyến tính và phi tuyến tính. Dòng AC có thể là một pha và ba pha.
Phân nhánh và không phân nhánh
Dòng điện chạy trong tất cả các phần tử của đoạn mạch không phân nhánh giống nhau. Đường nhánh đơn giản nhất bao gồm ba nhánh và hai nút. Mỗi nhánh có dòng điện riêng. Nhánh được định nghĩa là một phần của chuỗi được hình thành bởi các phần tử nối tiếp nhau nằm giữa hai nút. Nút là điểm mà tại đó ba nhánh hội tụ.
Nếu một điểm được ghi trên sơ đồ tại giao điểm của hai đường thẳng thì tại điểm này có mối liên hệ về điện của hai đường thẳng. Nếu nút không được đánh dấu, chuỗi không được phân nhánh.
Tuyến tính và phi tuyến tính
Một mạch điện trong đó người tiêu dùng không phụ thuộc vào giá trị điện áp và chiều của dòng điện, và tất cả các thành phần là tuyến tính, được gọi là tuyến tính. Các phần tử của mạch điện như vậy bao gồm các nguồn dòng điện và điện áp phụ thuộc và độc lập. Trong tuyến tính, điện trở của một phần tử không phụ thuộc vào dòng điện, ví dụ, một lò điện.
Trong phi tuyến, các phần tử thụ động phụ thuộc vào các giá trị của hướng của dòng điện và điện áp, có ít nhất một phần tử phi tuyến. Ví dụ, điện trở của một bóng đèn nóng sáng bị ảnh hưởng bởi sự gia tăng điện áp và cường độ dòng điện.
Chỉ định của các phần tử trong sơ đồ
Các tài liệu bổ sung được đính kèm với bản vẽ. Danh sách của chúng có thể được biểu thị theo thứ tự bảng chữ cái với sự sắp xếp kỹ thuật số trên bản vẽ hoặc trên một trang tính riêng biệt. Mười loại mạch được phân loại; trong kỹ thuật điện, ba mạch chính thường được sử dụng.
- Chức năng có chi tiết tối thiểu. Các chức năng chính của các nút được mô tả bằng một hình chữ nhật với các ký hiệu chữ cái.
- Sơ đồ thể hiện chi tiết thiết kế của các phần tử được sử dụng, cũng như các kết nối và địa chỉ liên hệ của chúng. Các thông số yêu cầu có thể được hiển thị trực tiếp trên sơ đồ hoặc trong một tài liệu riêng biệt. Nếu chỉ một phần của cài đặt được chỉ ra, đây là sơ đồ một dòng, khi tất cả các phần tử được chỉ ra - hoàn thành.
- Trong sơ đồ nối dây, các ký hiệu tham chiếu của các phần tử, vị trí của chúng, phương pháp lắp đặt và trình tự được sử dụng.
Để đọc các mạch điện, bạn cần biết các ký hiệu đồ họa thông thường. Các dây kết nối các phần tử được hiển thị bằng các đường. Đường liền nét là một ký hiệu chung cho hệ thống dây điện. Trên nó có thể được chỉ ra dữ liệu về phương pháp đặt, vật liệu, điện áp, dòng điện. Đối với sơ đồ dây đơn, một nhóm dây dẫn được thể hiện bằng nét đứt. Ở phần đầu và phần cuối, hãy chỉ ra điểm đánh dấu của dây và vị trí kết nối của nó.
Các khía dọc trên đường dây cho biết số lượng dây. Nếu có nhiều hơn ba trong số chúng, chỉ định kỹ thuật số được thực hiện. Đường đứt nét biểu thị các mạch điều khiển, mạng lưới an ninh, sơ tán, chiếu sáng khẩn cấp.
Công tắc trong sơ đồ trông giống như một vòng tròn với một đường nghiêng về bên phải. Theo loại và số lượng dấu gạch ngang, các thông số của thiết bị được xác định.
Ngoài các hình vẽ chính, có các mạch tương đương.
Mạch điện ba pha
Trong số các mạch điện, cả hệ thống một pha và nhiều pha đều phổ biến. Mỗi phần của mạch nhiều pha được đặc trưng bởi cùng một giá trị dòng điện và được gọi là một pha. Kỹ thuật điện phân biệt giữa hai khái niệm của thuật ngữ này. Đầu tiên là một thành phần trực tiếp của hệ thống ba pha. Thứ hai là một giá trị thay đổi theo hình sin.
Mạch ba pha là một trong những hệ thống xoay chiều nhiều pha, trong đó EMF (suất điện động) hình sin có cùng tần số tác động, dịch chuyển theo thời gian so với nhau một góc pha nhất định. Nó được hình thành bởi các cuộn dây của máy phát điện ba pha, ba bộ thu điện và dây nối.
Các mạch như vậy phục vụ để đảm bảo tạo ra năng lượng điện, để truyền tải, phân phối và có những ưu điểm sau:
- hiệu quả chi phí sản xuất và vận chuyển điện so với hệ thống một pha;
- tạo từ trường đơn giản, cần thiết cho hoạt động của động cơ điện không đồng bộ ba pha;
- cùng một tổ máy phát điện tạo ra hai điện áp hoạt động - dòng và pha.
Hệ thống ba pha có lợi khi truyền tải điện trên một khoảng cách xa. Ngoài ra, mức tiêu hao nguyên vật liệu thấp hơn nhiều so với máy một pha. Đối tượng tiêu thụ chính là máy biến áp, động cơ điện không đồng bộ, máy biến áp, lò cảm ứng, lò sưởi và nhà máy điện mạnh. Trong số các thiết bị công suất thấp 1 pha, người ta có thể lưu ý đến các loại dụng cụ điện, đèn sợi đốt, đồ gia dụng, bộ nguồn.
Mạch ba pha được phân biệt bởi sự cân bằng đáng kể của hệ thống. Các phương pháp kết nối các pha nhận được cấu trúc "sao" và "tam giác". Thông thường, các pha của máy phát điện được nối với nhau bằng một "ngôi sao", và các pha của người tiêu dùng được nối với một "ngôi sao" và một "tam giác".
Các định luật có hiệu lực trong mạch điện
- Định luật Ôm đối với tiết diện thẳng của một đoạn mạch, xác định mối quan hệ giữa suất điện động, hiệu điện thế của nguồn với cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn và điện trở của chính vật dẫn đó.
- Để tìm tất cả các dòng điện và điện áp, quy tắc Kirchhoff được sử dụng, hoạt động giữa dòng điện và điện áp của bất kỳ phần nào của mạch điện.
- Định luật Joule - Lenz định lượng hiệu ứng nhiệt của dòng điện.
Trong mạch điện một chiều, chiều tác dụng của suất điện động được biểu thị từ điện thế âm sang điện thế dương. Chiều được lấy là chiều chuyển động của các điện tích dương. Trong trường hợp này, mũi tên được hướng từ tiềm năng cao hơn đến tiềm năng thấp hơn. Hiệu điện thế luôn hướng cùng chiều với dòng điện.
Trong mạch EMF hình sin, điện áp và dòng điện được biểu thị bằng cách sử dụng nửa chu kỳ của dòng điện, trong khi nó không thay đổi hướng của nó. Để nhấn mạnh sự khác biệt về tiềm năng, chúng được biểu thị bằng các dấu "+" và "-".
Mạch điện được tính như thế nào
- một phương pháp dựa trên định luật Ohm và quy tắc Kirchhoff;
- phương pháp xác định dòng điện vòng;
- tiếp nhận các phép biến đổi tương đương;
- phương pháp đo điện trở của dây dẫn bảo vệ;
- tính toán các thế nút;
- phương pháp tạo giống hệt nhau và các phương pháp khác.
Cơ sở để tính toán một mạch điện đơn giản theo định luật Ôm là việc xác định cường độ dòng điện trong một tiết diện riêng biệt với điện trở của các vật dẫn và một hiệu điện thế cho trước đã biết.
Theo điều kiện của bài toán, biết điện trở của các điện trở R1, R2, R3, R4, R5, R6 mắc vào đoạn mạch (không tính đến điện trở của ampe kế). Cần phải tính toán cường độ của dòng điện J1, J2… J6.
Có ba phần liên tiếp trên sơ đồ. Hơn nữa, thứ hai và thứ ba có sự phân nhánh. Điện trở của các phần này sẽ được ký hiệu là R1, R ', R ”. Khi đó tổng trở bằng tổng các điện trở:
R = R1 + R '+ R "Ở đâu
R ' - tổng trở của các điện trở được nối song song R2, R3, R4.
R " - tổng điện trở của các điện trở R5 và R6.
Sử dụng định luật kết nối song song, ta tính được điện trở R 'và R ".
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R "= 1 / R5 + 1 / R6
Để xác định cường độ dòng điện trong đoạn mạch không phân nhánh, biết tổng trở ở một hiệu điện thế nhất định, bạn có thể sử dụng công thức sau:
I = U / R, sau đó I = I1
Để tính cường độ dòng điện trong các nhánh riêng lẻ, bạn cần xác định hiệu điện thế trên các phần của mạch nối tiếp theo định luật Ôm:
U1 = IR1; U2 = IR '; U3 = IR ”;
Biết điện áp của các phần cụ thể, bạn có thể tính toán cường độ dòng điện trên các nhánh riêng lẻ:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Đôi khi cần phải tìm ra điện trở của các phần bằng các thông số đã biết về điện áp, cường độ dòng điện, điện trở của các phần khác hoặc thực hiện tính toán điện áp bằng cách sử dụng dữ liệu điện trở có sẵn và cường độ dòng điện.
Phần chính của các phương pháp là nhằm mục đích đơn giản hóa các tính toán. Điều này đạt được bằng cách điều chỉnh các hệ phương trình hoặc chính mạch điện. Việc tính toán các mạch điện được thực hiện theo nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào mức độ phức tạp của chúng.
