Κατά την τακτοποίηση ενός νέου διαμερίσματος ή σπιτιού, την ενημέρωση ή την επισκευή του περιβλήματος, πρέπει να ασχοληθούμε με στοιχεία που προορίζονται για τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε τι είναι ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, από τι αποτελείται, γιατί χρειάζεται ένα κύκλωμα και ποιοι υπολογισμοί πρέπει να γίνουν.
Τι είναι τα ηλεκτρικά κυκλώματα;
Ένα ηλεκτρικό κύκλωμα είναι ένα σύμπλεγμα διαφόρων στοιχείων που συνδέονται μεταξύ τους. Έχει σχεδιαστεί για τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος, όπου συμβαίνουν μεταβατικά. Η κίνηση των ηλεκτρονίων παρέχεται από την παρουσία μιας πιθανής διαφοράς και μπορεί να περιγραφεί χρησιμοποιώντας όρους όπως τάση και ρεύμα.
Το εσωτερικό κύκλωμα παρέχεται συνδέοντας τάση ως πηγή ισχύος. Τα υπόλοιπα στοιχεία σχηματίζουν εξωτερικό δίκτυο. Για την κίνηση των φορτίων στην πηγή ισχύος πεδίου, απαιτείται εξωτερική δύναμη. Μπορεί να είναι μια περιέλιξη μιας γεννήτριας, ενός μετασχηματιστή ή μιας γαλβανικής πηγής.
Για να λειτουργεί σωστά ένα τέτοιο σύστημα, το κύκλωμα του πρέπει να είναι κλειστό, διαφορετικά το ρεύμα δεν θα ρέει. Αυτό αποτελεί προϋπόθεση για τη συντονισμένη λειτουργία όλων των συσκευών. Δεν μπορεί κάθε κύκλωμα να είναι ηλεκτρικό κύκλωμα. Για παράδειγμα, οι γραμμές γείωσης ή προστασίας δεν είναι τέτοιες, καθώς σε κανονική λειτουργία δεν ρέει ρεύμα μέσω αυτών. Μπορούν να ονομαστούν ηλεκτρικά σύμφωνα με την αρχή της δράσης. Σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, το ρεύμα ρέει μέσω αυτών και το κύκλωμα κλείνει, αφήνοντας το έδαφος.
Ανάλογα με την πηγή ισχύος, η τάση στο κύκλωμα μπορεί να είναι σταθερή ή μεταβλητή. Η μπαταρία των στοιχείων δίνει μια σταθερή τάση, και οι περιελίξεις των γεννητριών ή των μετασχηματιστών δίνουν μια εναλλασσόμενη τάση.
Κύρια εξαρτήματα
Όλα τα εξαρτήματα στο κύκλωμα εμπλέκονται σε μία ηλεκτρομαγνητική διαδικασία. Χωρίζονται υπό όρους σε τρεις ομάδες.
- Οι πρωτογενείς πηγές ηλεκτρικής ενέργειας και τα σήματα μπορούν να μετατρέψουν τη μη ηλεκτρομαγνητική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Για παράδειγμα, ένα γαλβανικό στοιχείο, μια μπαταρία, μια ηλεκτρομηχανική γεννήτρια.
- Ο δευτερεύων τύπος, τόσο στην είσοδο όσο και στην έξοδο, έχει ηλεκτρική ενέργεια. Μόνο οι παράμετροι της αλλάζουν - τάση και ρεύμα, σχήμα, μέγεθος και συχνότητα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν ανορθωτές, μετατροπείς, μετασχηματιστές.
- Οι καταναλωτές ενεργού ενέργειας μετατρέπουν το ηλεκτρικό ρεύμα σε φωτισμό ή θερμότητα. Αυτές είναι ηλεκτροθερμικές συσκευές, λαμπτήρες, αντιστάσεις, ηλεκτρικοί κινητήρες.
- Τα βοηθητικά εξαρτήματα περιλαμβάνουν συσκευές εναλλαγής, όργανα μέτρησης, συνδετικά στοιχεία και καλώδιο.
Η βάση του ηλεκτρικού δικτύου είναι το κύκλωμα. Αυτό είναι ένα γραφικό σχέδιο που περιέχει υπό όρους εικόνες και ονομασίες στοιχείων και τη σύνδεσή τους. Πραγματοποιούνται σύμφωνα με το GOST 2.721-74 - 2.758-81
Το απλούστερο διάγραμμα κυκλώματος περιλαμβάνει ένα γαλβανικό στοιχείο. Μέσω καλωδίων, ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως συνδέεται σε αυτόν μέσω ενός διακόπτη. Για τη μέτρηση του ρεύματος και της τάσης, ένα βολτόμετρο και ένα αμπερόμετρο περιλαμβάνονται σε αυτό.
Ταξινόμηση κυκλώματος
Τα ηλεκτρικά κυκλώματα ταξινομούνται κατά τύπο πολυπλοκότητας: απλά (χωρίς διακλαδώσεις) και σύνθετα (διακλαδισμένα). Υπάρχει διαίρεση σε κυκλώματα DC και AC, καθώς και ημιτονοειδή και μη ημιτονοειδή. Με βάση τη φύση των στοιχείων, είναι γραμμικά και μη γραμμικά. Οι γραμμές AC μπορούν να είναι μονοφασικές και τριφασικές.
Διακλαδισμένη και χωρίς διακλαδώσεις
Σε όλα τα στοιχεία ενός μη διακλαδισμένου κυκλώματος, το ίδιο ρεύμα ρέει.Η απλούστερη διακλαδισμένη γραμμή περιλαμβάνει τρεις κλάδους και δύο κόμβους. Κάθε υποκατάστημα έχει το δικό του ρεύμα. Ένας κλάδος ορίζεται ως ένα τμήμα μιας αλυσίδας που σχηματίζεται από στοιχεία συνδεδεμένα σε σειρά που περικλείονται μεταξύ δύο κόμβων. Ένας κόμβος είναι το σημείο στο οποίο συγκλίνουν οι τρεις κλάδοι.
Εάν υπάρχει μια τελεία στο διάγραμμα στη διασταύρωση δύο γραμμών, υπάρχει μια ηλεκτρική σύνδεση δύο γραμμών σε αυτό το σημείο. Εάν ο κόμβος δεν έχει επισημανθεί, η αλυσίδα δεν είναι διακλαδισμένη.
Γραμμικό και μη γραμμικό
Ένα ηλεκτρικό κύκλωμα στο οποίο οι καταναλωτές είναι ανεξάρτητοι από την τιμή τάσης και την κατεύθυνση ρεύματος και όλα τα εξαρτήματα είναι γραμμικά, ονομάζεται γραμμικό. Τα στοιχεία ενός τέτοιου κυκλώματος περιλαμβάνουν εξαρτημένες και ανεξάρτητες πηγές ρευμάτων και τάσεων. Σε γραμμικό επίπεδο, η αντίσταση ενός στοιχείου δεν εξαρτάται από το ρεύμα, για παράδειγμα, έναν ηλεκτρικό κλίβανο.
Σε μη γραμμικά, τα παθητικά στοιχεία εξαρτώνται από τις τιμές της κατεύθυνσης των ρευμάτων και της τάσης, έχουν τουλάχιστον ένα μη γραμμικό στοιχείο. Για παράδειγμα, η αντίσταση ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως εξαρτάται από τις υπερτάσεις τάσης και την ένταση.
Ονομασίες στοιχείων στο διάγραμμα
Πριν προχωρήσετε στην εγκατάσταση του εξοπλισμού, είναι απαραίτητο να μελετήσετε τα συνοδευτικά έγγραφα. Το σχήμα σας επιτρέπει να μεταφέρετε στον χρήστη τα πλήρη χαρακτηριστικά του προϊόντος χρησιμοποιώντας αλφαβητικούς και γραφικούς προσδιορισμούς που έχουν εγγραφεί σε ένα μόνο μητρώο τεκμηρίωσης σχεδιασμού.
Πρόσθετα έγγραφα επισυνάπτονται στο σχέδιο. Η λίστα τους μπορεί να εμφανίζεται με αλφαβητική σειρά με ψηφιακή ταξινόμηση στο ίδιο το σχέδιο ή ως ξεχωριστό φύλλο. Ταξινομήστε δέκα τύπους κυκλωμάτων, στην ηλεκτρολογία συνήθως χρησιμοποιείτε τρία κύρια κυκλώματα.
- Η λειτουργική έχει ελάχιστες λεπτομέρειες. Οι κύριες λειτουργίες των κόμβων αντιπροσωπεύονται από ένα ορθογώνιο με ονομασίες γραμμάτων.
- Το διάγραμμα κυκλώματος εμφανίζει λεπτομερώς το σχεδιασμό των στοιχείων που χρησιμοποιήθηκαν, καθώς και τις συνδέσεις και τις επαφές τους. Οι απαραίτητες παράμετροι μπορούν να εμφανιστούν απευθείας στο διάγραμμα ή σε ξεχωριστό έγγραφο. Εάν υποδεικνύεται μόνο μέρος της εγκατάστασης, αυτό είναι ένα διάγραμμα μίας γραμμής, όταν υποδεικνύονται όλα τα στοιχεία - πλήρης.
- Στο διάγραμμα καλωδίωσης χρησιμοποιήστε τους προσδιορισμούς θέσης των στοιχείων, τη θέση τους, τη μέθοδο εγκατάστασης και τη σειρά.
Για να διαβάσετε τα διαγράμματα καλωδίωσης, πρέπει να γνωρίζετε τα γραφικά σύμβολα. Τα καλώδια που συνδέουν τα στοιχεία αντιπροσωπεύονται από γραμμές. Μια σταθερή γραμμή είναι ένας γενικός όρος καλωδίωσης. Πάνω από αυτό μπορεί να αναγράφονται δεδομένα σχετικά με τη μέθοδο τοποθέτησης, το υλικό, την τάση, το ρεύμα. Για κύκλωμα μίας γραμμής, μια ομάδα αγωγών αντιπροσωπεύεται από μια διακεκομμένη γραμμή. Στην αρχή και στο τέλος υποδείξτε τη σήμανση του καλωδίου και τη θέση της σύνδεσής του.
Οι κάθετες εγκοπές στη γραμμή καλωδίωσης υποδεικνύουν τον αριθμό των αγωγών. Εάν υπάρχουν περισσότερα από τρία, εκτελέστε μια ψηφιακή ονομασία. Η διακεκομμένη γραμμή δείχνει κυκλώματα ελέγχου, ένα δίκτυο ασφάλειας, εκκένωσης, φωτισμού έκτακτης ανάγκης.
Ο διακόπτης στο διάγραμμα μοιάζει με κύκλο με κλίση προς τα δεξιά. Ο τύπος και ο αριθμός των παύλων καθορίζουν τις παραμέτρους της συσκευής.
Εκτός από τα κύρια σχέδια, υπάρχουν ισοδύναμα κυκλώματα.
Τριφασικά ηλεκτρικά κυκλώματα
Μεταξύ των ηλεκτρικών κυκλωμάτων, τόσο τα μονοφασικά όσο και τα πολυφασικά συστήματα είναι κοινά. Κάθε μέρος ενός κυκλώματος πολλαπλών φάσεων χαρακτηρίζεται από την ίδια τιμή ρεύματος και ονομάζεται φάση. Η ηλεκτρομηχανική διακρίνει δύο έννοιες αυτού του όρου. Το πρώτο είναι το άμεσο συστατικό ενός τριφασικού συστήματος. Το δεύτερο είναι μια τιμή που ποικίλλει ημιτονοειδώς.
Ένα τριφασικό κύκλωμα είναι ένα από τα πολυφασικά συστήματα εναλλασσόμενου ρεύματος, όπου ημιτονοειδή EMFs (ηλεκτροκινητική δύναμη) της ίδιας συχνότητας ενεργούν, τα οποία μετατοπίζονται χρονικά το ένα στο άλλο με μια συγκεκριμένη γωνία φάσης. Διαμορφώνεται από τις περιελίξεις μιας τριφασικής γεννήτριας, τριών δεκτών ισχύος και καλωδίων σύνδεσης.
Τέτοια κυκλώματα χρησιμεύουν για να εξασφαλίσουν την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, για τη μετάδοση, τη διανομή και έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
- κερδοφορία παραγωγής και μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας σε σύγκριση με ένα μονοφασικό σύστημα ·
- απλή παραγωγή μαγνητικού πεδίου, η οποία είναι απαραίτητη για τη λειτουργία ενός τριφασικού ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα.
- το ίδιο σετ γεννήτριας δίνει δύο λειτουργικές τάσεις - γραμμική και φάση.
Το τριφασικό σύστημα είναι πλεονεκτικό κατά τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Επιπλέον, η κατανάλωση υλικού είναι πολύ χαμηλότερη από τη μονοφασική. Οι κύριοι καταναλωτές είναι μετασχηματιστές, επαγωγικοί κινητήρες, μετατροπείς, επαγωγικοί φούρνοι, ισχυρές μονάδες θέρμανσης και παραγωγής ενέργειας. Μεταξύ μονοφασικών συσκευών χαμηλής ισχύος, μπορεί κανείς να παρατηρήσει ηλεκτρικά εργαλεία, λαμπτήρες πυρακτώσεως, οικιακές συσκευές, τροφοδοτικά.
Το τριφασικό κύκλωμα χαρακτηρίζεται από σημαντική ισορροπία του συστήματος. Οι μέθοδοι σύνδεσης των φάσεων έχουν λάβει τη δομή του «αστεριού» και του «τριγώνου». Συνήθως, οι φάσεις παραγωγής ηλεκτρικών μηχανών συνδέονται με ένα «αστέρι» και οι φάσεις των καταναλωτών από ένα «αστέρι» και ένα «τρίγωνο».
Ισχύοντες νόμοι σε ηλεκτρικά κυκλώματα
Στα διαγράμματα, η κατεύθυνση των ρευμάτων υποδεικνύεται με βέλη. Για τον υπολογισμό, πρέπει να λάβετε οδηγίες για τάσεις, ρεύματα, EMF. Κατά τον υπολογισμό στην ηλεκτρολογία, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι βασικοί νόμοι:
- Ο νόμος του Ohm για ένα ευθύ τμήμα του κυκλώματος, ο οποίος καθορίζει τη σχέση μεταξύ της ηλεκτροκινητικής δύναμης, της τάσης της πηγής με το ρεύμα που ρέει στον αγωγό και της αντίστασης του ίδιου του αγωγού.
- Για να βρείτε όλα τα ρεύματα και τις τάσεις, χρησιμοποιήστε τους κανόνες Kirchhoff, οι οποίοι λειτουργούν μεταξύ των ρευμάτων και των τάσεων οποιουδήποτε μέρους του ηλεκτρικού κυκλώματος.
- Ο νόμος Joule - Lenz ποσοτικοποιεί τη θερμική επίδραση ενός ηλεκτρικού ρεύματος.
Στα κυκλώματα DC, η κατεύθυνση δράσης της ηλεκτροκινητικής δύναμης δείχνει από αρνητικό δυναμικό σε θετικό. Για την κατεύθυνση πάρτε την κίνηση των θετικών φορτίων. Σε αυτήν την περίπτωση, το βέλος κατευθύνεται από μεγαλύτερο δυναμικό σε μικρότερο. Η τάση κατευθύνεται πάντα προς την ίδια κατεύθυνση με το ρεύμα.
Στα ημιτονοειδή κυκλώματα EMF, η τάση και το ρεύμα υποδεικνύονται χρησιμοποιώντας μισό κύκλο ρεύματος, ενώ δεν αλλάζει κατεύθυνση. Για να τονιστεί η πιθανότητα διαφοράς, υποδεικνύονται με τα σύμβολα "+" και "-".
Πώς υπολογίζεται το ηλεκτρικό κύκλωμα;
Η διαδρομή υπολογισμού χωρίζεται σε πολλές μεθόδους που χρησιμοποιούνται στην πράξη:
- μια μέθοδος που βασίζεται στο νόμο του Ohm και στους κανόνες του Kirchhoff ·
- μια μέθοδος για τον προσδιορισμό των ρευμάτων βρόχου ·
- λήψη ισοδύναμων μετασχηματισμών ·
- μεθοδολογία για τη μέτρηση της αντίστασης των προστατευτικών αγωγών ·
- υπολογισμός των κομβικών δυνατοτήτων ·
- πανομοιότυπη μέθοδος παραγωγής και άλλα.
Η βάση για τον υπολογισμό ενός απλού ηλεκτρικού κυκλώματος σύμφωνα με τον νόμο του Ohm είναι να προσδιοριστεί η ισχύς ρεύματος σε ξεχωριστό τμήμα με γνωστή αντίσταση αγωγών και δεδομένη τάση.
Με την κατάσταση του προβλήματος, είναι γνωστές οι αντιστάσεις των αντιστάσεων R1, R2, R3, R4, R5, R6 στο κύκλωμα (χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η αντίσταση του αμπερόμετρου). Είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η τρέχουσα ισχύς J1, J2 ... J6.
Υπάρχουν τρεις διαδοχικές ενότητες στο διάγραμμα. Επιπλέον, το δεύτερο και το τρίτο έχουν υποκαταστήματα. Οι αντιστάσεις αυτών των τμημάτων χαρακτηρίζονται ως R1, R ’, R”. Τότε η συνολική αντίσταση ισούται με το άθροισμα των αντιστάσεων:
R = R1 + R ’+ R»όπου
Ρ ’ - συνολική αντίσταση παράλληλων συνδεδεμένων αντιστάσεων R2, R3, R4.
Ρ » - συνολική αντίσταση αντιστάσεων R5 και R6.
Χρησιμοποιώντας τον νόμο της παράλληλης σύνδεσης, υπολογίζουμε την αντίσταση R ’και R».
1 / R ’= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R "= 1 / R5 + 1 / R6
Για να προσδιορίσετε την ισχύ του ρεύματος σε ένα μη διακλαδισμένο κύκλωμα, γνωρίζοντας τη συνολική αντίσταση σε μια δεδομένη τάση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον ακόλουθο τύπο:
I = U / R, τότε I = I1
Για να υπολογίσετε την τρέχουσα ισχύ σε μεμονωμένους κλάδους, πρέπει να προσδιορίσετε την τάση σε τμήματα διαδοχικών κυκλωμάτων σύμφωνα με το νόμο του Ohm:
U1 = IR1; U2 = IR »; U3 = IR ";
Γνωρίζοντας την τάση συγκεκριμένων τμημάτων, είναι δυνατόν να υπολογιστεί η τρέχουσα ισχύς σε μεμονωμένους κλάδους:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Μερικές φορές είναι απαραίτητο να μάθετε την αντίσταση των τμημάτων με γνωστές παραμέτρους τάσης, έντασης ρεύματος, αντίστασης άλλων τμημάτων ή να κάνετε υπολογισμό της τάσης από τα διαθέσιμα δεδομένα αντίστασης και ρεύματος.
Το κύριο μέρος των μεθόδων στοχεύει στην απλοποίηση των υπολογισμών. Αυτό επιτυγχάνεται προσαρμόζοντας συστήματα εξισώσεων ή το ίδιο το σχήμα. Ο υπολογισμός των ηλεκτρικών κυκλωμάτων πραγματοποιείται με διάφορους τρόπους, ανάλογα με την κατηγορία της πολυπλοκότητάς τους.
