Når man arrangerer en ny lejlighed eller hus, opdaterer eller reparerer boliger, skal man håndtere elementer beregnet til strøm af strøm. Det er vigtigt at vide, hvad et elektrisk kredsløb er, hvad det består af, hvorfor et kredsløb er nødvendigt, og hvilke beregninger der skal udføres.
Hvad er elektriske kredsløb?
Et elektrisk kredsløb er et kompleks af forskellige elementer, der er forbundet med hinanden. Det er designet til strømmen af elektrisk strøm, hvor transienter opstår. Bevægelsen af elektroner tilvejebringes ved tilstedeværelsen af en potentialforskel og kan beskrives ved hjælp af udtryk som spænding og strøm.
Det interne kredsløb leveres ved at forbinde spænding som en strømkilde. De resterende elementer danner et eksternt netværk. For bevægelse af ladninger i feltstrømkilden kræves en ekstern kraft. Det kan være en vikling af en generator, transformer eller galvanisk kilde.
For at et sådant system skal fungere korrekt, skal dets kredsløb være lukket, ellers strømmer ikke strømmen. Dette er en forudsætning for den koordinerede drift af alle enheder. Ikke hvert kredsløb kan være et elektrisk kredsløb. For eksempel er jordings- eller beskyttelseslinjer ikke sådan, da der i normal tilstand ikke strømmer gennem dem. De kan kaldes elektriske i henhold til handlingsprincippet. I en nødsituation strømmer strøm gennem dem, og kredsløbet lukker og forlader jorden.
Afhængig af strømkilden kan spændingen i kredsløbet være konstant eller variabel. Batteriet med elementer giver en konstant spænding, og viklingerne af generatorer eller transformere giver en vekslende spænding.
Hovedkomponenter
Alle komponenter i kredsløbet er involveret i en elektromagnetisk proces. De er betinget opdelt i tre grupper.
- Primære kilder til elektrisk energi og signaler kan konvertere ikke-elektromagnetisk energi til elektrisk energi. For eksempel en galvanisk celle, et batteri, en elektromekanisk generator.
- Den sekundære type, både ved input og output, har elektrisk energi. Kun dens parametre ændres - spænding og strøm, deres form, størrelse og frekvens. Eksempler inkluderer ensrettere, invertere, transformere.
- Forbrugere af aktiv energi omdanner elektrisk strøm til belysning eller varme. Dette er elektrotermiske apparater, lamper, modstande, elektriske motorer.
- Hjælpekomponenter inkluderer skifteindretninger, måleinstrumenter, forbindelseselementer og en ledning.
Grundlaget for det elektriske netværk er kredsløbet. Dette er en grafisk tegning, der indeholder betingede billeder og betegnelser af elementer og deres forbindelse. De udføres i henhold til GOST 2.721-74 - 2.758-81
Det enkleste kredsløbsdiagram inkluderer en galvanisk celle. Ved hjælp af ledninger er en glødelampe forbundet til den gennem en afbryder. For at måle strøm og spænding medtages et voltmeter og et ammeter.
Kredsløbsklassificering
Elektriske kredsløb klassificeres efter kompleksitetstype: enkle (ikke forgrenede) og komplekse (forgrenede). Der er en opdeling i DC- og AC-kredsløb såvel som sinusformet og ikke-sinusformet. Baseret på elementernes art er de lineære og ikke-lineære. AC-linjer kan være enfaset og trefaset.
Forgrenet og uforgrenet
I alle elementer i et uforgrenet kredsløb flyder den samme strøm.Den enkleste forgrenede linje inkluderer tre grene og to noder. Hver afdeling har sin egen strøm. En gren er defineret som et afsnit af en kæde, der er dannet af seriekoblede elementer indesluttet mellem to noder. En knude er det punkt, hvor de tre grene konvergerer.
Hvis der er en prik på diagrammet i skæringspunktet mellem to linjer, er der en elektrisk forbindelse af to linjer på dette punkt. Hvis knuden ikke er markeret, er kæden ikke forgrenet.
Lineær og ikke-lineær
Et elektrisk kredsløb, hvor forbrugerne er uafhængige af spændingsværdien og strømretningen, og alle komponenter er lineære, kaldes lineær. Elementer i et sådant kredsløb inkluderer afhængige og uafhængige kilder til strømme og spændinger. Lineært afhænger et elements modstand ikke af strøm, for eksempel en elektrisk ovn.
I ikke-lineære, passive elementer afhænger af værdierne i strømningsretningen og spændingen, har mindst et ikke-lineært element. F.eks. Afhænger en glødelampes modstand af spændingsstød og strømstyrke.
Betegnelser for elementer i diagrammet
Før du fortsætter med installationen af udstyr, er det nødvendigt at undersøge de lovmæssige ledsagedokumenter. Skemaet giver dig mulighed for at formidle brugeren de fulde egenskaber ved produktet ved hjælp af alfabetiske og grafiske betegnelser, der er indtastet i et enkelt register over designdokumentation.
Yderligere dokumenter er knyttet til tegningen. Deres liste kan angives i alfabetisk rækkefølge med digital sortering på selve tegningen eller som et separat ark. Klassificer ti typer kredsløb, i elektroteknik bruges normalt tre hovedkredsløb.
- Funktionel har minimal detalje. Hovedfunktionerne i knudepunkterne er repræsenteret af et rektangel med bogstavbetegnelser.
- Kredsløbsdiagrammet viser detaljeret designet af de anvendte elementer samt deres forbindelser og kontakter. De nødvendige parametre kan vises direkte på diagrammet eller i et separat dokument. Hvis kun en del af installationen er angivet, er dette et enkeltlinjediagram, når alle elementer er indikeret - komplet.
- I ledningsdiagrammet skal du anvende elementernes positionsbetegnelser, deres placering, installationsmetode og rækkefølge.
For at læse ledningsdiagrammerne skal du kende de grafiske symboler. Trådene, der forbinder elementerne er repræsenteret af linjer. En solid linje er en generisk betegnelse for ledningsføring. Over kan der angives data om lægningsmetoden, materiale, spænding, strøm. For et enkeltlinjekredsløb er en gruppe af ledere repræsenteret af en stiplet linje. I begyndelsen og slutningen angives markering af ledningen og stedet for dens forbindelse.
Lodrette hak på ledningsnettet angiver antallet af ledere. Hvis der er mere end tre, skal du udføre en digital betegnelse. Den stiplede linje angiver kontrolkredsløb, et netværk af sikkerhed, evakuering, nødbelysning.
Kontakten i diagrammet ligner en cirkel med en skrå højre til højre. Type og antal streger bestemmer enhedens parametre.
Foruden hovedtegningerne er der ækvivalente kredsløb.
Tre-fase elektriske kredsløb
Blandt elektriske kredsløb er både enfase- og flerfase-systemer almindelige. Hver del af et flerfasekredsløb er kendetegnet ved den samme strømværdi og kaldes en fase. Elektroteknik skelner mellem to begreber i dette udtryk. Den første er den direkte komponent i et trefaset system. Den anden er en værdi, der varierer sinusformet.
Et trefasekredsløb er et af flerfase vekslingssystemer, hvor sinusformede EMF'er (elektromotoriske kræfter) med den samme frekvens virker, som forskydes i tid i forhold til hinanden ved en bestemt fasevinkel. Det er dannet af viklingerne fra en trefasegenerator, tre strømmodtagere og forbindelsesledninger.
Sådanne kredsløb tjener til at sikre generering af elektrisk energi til dens transmission, distribution og har følgende fordele:
- rentabilitet ved elproduktion og transport i sammenligning med et enfaset system;
- enkel generering af et magnetfelt, som er nødvendigt for driften af en trefas asynkron elektrisk motor;
- det samme generatorsæt giver to driftsspændinger - lineær og fase.
Trefaset er fordelagtigt ved transmission af elektricitet over lange afstande. Derudover er materialeforbruget langt lavere end enfase. De største forbrugere er transformatorer, induktionsmotorer, omformere, induktionsovne, kraftfuld varme- og kraftværker. Blandt enfasede lavenergienheder kan man bemærke elværktøj, glødelamper, husholdningsapparater, strømforsyninger.
Trefasekredsløbet er kendetegnet ved en betydelig balance i systemet. Metoderne til at forbinde faser har modtaget strukturen "stjerne" og "trekant". Normalt er faser af generering af elektriske maskiner forbundet med en "stjerne", og forbrugernes faser af en "stjerne" og en "trekant".
Gældende love i elektriske kredsløb
I diagrammerne er strømmenes retning angivet med pile. For at beregne skal du tage retninger for spændinger, strømme, EMF. Ved beregning i elektroteknik anvendes følgende grundlæggende love:
- Ohms lov for et lige afsnit af kredsløbet, der bestemmer forholdet mellem elektromotorisk kraft, spændingen på kilden med strømmen, der flyder i lederen og modstanden for selve lederen.
- For at finde alle strømme og spændinger skal du bruge Kirchhoff-reglerne, der fungerer mellem strømme og spændinger i enhver del af det elektriske kredsløb.
- Joule - Lenz-loven kvantificerer den termiske effekt af en elektrisk strøm.
I jævnstrømskredsløb indikerer elektromotorkraftens virkningsretning fra et negativt potentiale til et positivt. For retningen tage bevægelse af positive ladninger. I dette tilfælde er pilen rettet fra et større potentiale til et mindre. Spændingen er altid rettet i samme retning som strømmen.
I sinusformede EMF-kredsløb er spænding og strøm indikeret ved hjælp af en halv cyklus af strøm, mens det ikke ændrer retning. For at understrege den potentielle forskel er de angivet med tegnene “+” og “-”.
Hvordan beregnes det elektriske kredsløb?
Beregningsstien er opdelt i mange metoder, der bruges i praksis:
- en metode baseret på Ohms lov og reglerne fra Kirchhoff;
- en metode til bestemmelse af loopstrømme;
- modtagelse af ækvivalente transformationer;
- metodologi til måling af beskyttelsesleders modstand
- beregning af nodepotentialer;
- identisk generatormetode og andre.
Grundlaget for beregning af et simpelt elektrisk kredsløb i henhold til Ohms lov er bestemmelse af strømstyrken i et separat afsnit med en kendt modstand for lederne og en given spænding.
Af problemets tilstand er modstanderne R1, R2, R3, R4, R5, R6, der er forbundet til kredsløbet, kendt (uden at tage højde for ammeterens modstand). Det er nødvendigt at beregne strømstyrken J1, J2 ... J6.
Der er tre på hinanden følgende sektioner i diagrammet. Derudover har den anden og den tredje filial. Modstanderne for disse sektioner betegnes som R1, R ', R ”. Derefter er den samlede modstand lig med summen af modstande:
R = R1 + R '+ R ”hvor
R ' - total modstand for parallelforbundne modstande R2, R3, R4.
R ” - total modstand af modstande R5 og R6.
Ved hjælp af loven om parallel forbindelse beregner vi modstanden R 'og R ”.
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R ”= 1 / R5 + 1 / R6
For at bestemme styrken af strømmen i et uforgrenet kredsløb ved at kende den totale modstand ved en given spænding kan du bruge følgende formel:
I = U / R, derefter I = I1
For at beregne strømstyrken i individuelle grene skal du bestemme spændingen på sektionerne af sekventielle kredsløb i henhold til Ohms lov:
U1 = IR1; U2 = IR '; U3 = IR ”;
Når man kender spændingen i specifikke sektioner, er det muligt at beregne strømstyrken på de enkelte grene:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Nogle gange er det nødvendigt at finde ud af modstandsevnen for sektioner ved hjælp af kendte parametre for spænding, strømstyrke, modstand for andre sektioner eller foretage en beregning af spænding ud fra den tilgængelige modstand og strømdata.
Hoveddelen af metoderne er rettet mod at forenkle beregningerne. Dette opnås ved at tilpasse ligningssystemer eller selve skemaet. Beregningen af elektriske kredsløb udføres på forskellige måder, afhængigt af klassen for deres kompleksitet.
