Lors de l'aménagement d'un nouvel appartement ou d'une nouvelle maison, de la mise à jour ou de la réparation d'un logement, il faut faire face à des éléments destinés à la circulation du courant électrique. Il est important de savoir ce qu'est un circuit électrique, en quoi il consiste, pourquoi un circuit est nécessaire et quels calculs doivent être effectués.
Quels sont les circuits électriques?
Un circuit électrique est un complexe de divers éléments interconnectés. Il est conçu pour l'écoulement du courant électrique, où se produisent des transitoires. Le mouvement des électrons est fourni par la présence d'une différence de potentiel et peut être décrit en utilisant des termes tels que tension et courant.
Le circuit interne est fourni en connectant la tension comme source d'alimentation. Les éléments restants forment un réseau externe. Pour le mouvement des charges dans la source d'alimentation du champ, une force externe est requise. Il peut s'agir d'un enroulement d'un générateur, d'un transformateur ou d'une source galvanique.
Pour qu'un tel système fonctionne correctement, son circuit doit être fermé, sinon le courant ne circulera pas. Il s'agit d'une condition préalable au fonctionnement coordonné de tous les appareils. Tous les circuits ne peuvent pas être des circuits électriques. Par exemple, les lignes de mise à la terre ou de protection ne le sont pas, car en mode normal aucun courant ne les traverse. Ils peuvent être appelés électriques selon le principe d'action. En cas d'urgence, le courant les traverse et le circuit se ferme, laissant le sol.
Selon la source d'alimentation, la tension dans le circuit peut être constante ou variable. La batterie d'éléments donne une tension constante et les enroulements des générateurs ou transformateurs donnent une tension alternative.
Composants principaux
Tous les composants du circuit sont impliqués dans un processus électromagnétique. Ils sont conditionnellement divisés en trois groupes.
- Les sources primaires d'énergie et de signaux électriques peuvent convertir l'énergie non électromagnétique en énergie électrique. Par exemple, une cellule galvanique, une batterie, un générateur électromécanique.
- Le type secondaire, à l'entrée comme à la sortie, a de l'énergie électrique. Seuls ses paramètres changent - tension et courant, leur forme, leur amplitude et leur fréquence. Les exemples incluent les redresseurs, onduleurs, transformateurs.
- Les consommateurs d'énergie active convertissent le courant électrique en éclairage ou en chaleur. Ce sont des appareils électrothermiques, des lampes, des résistances, des moteurs électriques.
- Les composants auxiliaires comprennent des dispositifs de commutation, des instruments de mesure, des éléments de connexion et un fil.
La base du réseau électrique est le circuit. Il s'agit d'un dessin graphique qui contient des images conditionnelles et des désignations d'éléments et leur connexion. Ils sont effectués selon GOST 2.721-74 - 2.758-81
Le schéma de circuit le plus simple comprend une cellule galvanique. Au moyen de fils, une lampe à incandescence lui est connectée via un interrupteur. Pour mesurer le courant et la tension, un voltmètre et un ampèremètre y sont inclus.
Classification des circuits
Les circuits électriques sont classés par type de complexité: simple (non ramifié) et complexe (ramifié). Il existe une division en circuits CC et CA, ainsi qu'en circuits sinusoïdaux et non sinusoïdaux. En fonction de la nature des éléments, ils sont linéaires et non linéaires. Les lignes CA peuvent être monophasées et triphasées.
Ramifié et non ramifié
Dans tous les éléments d'un circuit non ramifié, le même courant circule.La ligne ramifiée la plus simple comprend trois branches et deux nœuds. Chaque branche a son propre courant. Une branche est définie comme une section d'une chaîne formée par des éléments connectés en série entre deux nœuds. Un nœud est le point où les trois branches convergent.
S'il y a un point sur le diagramme à l'intersection de deux lignes, il y a une connexion électrique de deux lignes à ce point. Si le nœud n'est pas marqué, la chaîne n'est pas ramifiée.
Linéaire et non linéaire
Un circuit électrique dans lequel les consommateurs sont indépendants de la valeur de la tension et de la direction du courant, et tous les composants sont linéaires, est appelé linéaire. Les éléments d'un tel circuit comprennent des sources de courants et de tensions dépendantes et indépendantes. En linéaire, la résistance d'un élément ne dépend pas du courant, par exemple un four électrique.
Dans les éléments non linéaires, passifs dépendent des valeurs de la direction des courants et de la tension, ont au moins un élément non linéaire. Par exemple, la résistance d'une lampe à incandescence dépend des surtensions et de l'ampérage.
Désignations des éléments dans le diagramme
Avant de procéder à l'installation des équipements, il est nécessaire d'étudier les documents d'accompagnement réglementaires. Le schéma vous permet de transmettre à l'utilisateur toutes les caractéristiques du produit à l'aide de désignations alphabétiques et graphiques entrées dans un seul registre de documentation de conception.
Des documents supplémentaires sont joints au dessin. Leur liste peut être indiquée par ordre alphabétique avec tri numérique sur le dessin lui-même, ou sous forme de feuille séparée. Classer dix types de circuits, en génie électrique utiliser généralement trois circuits principaux.
- Fonctionnel a un minimum de détails. Les fonctions principales des nœuds sont représentées par un rectangle avec des désignations de lettres.
- Le schéma électrique montre en détail la conception des éléments utilisés, ainsi que leurs connexions et contacts. Les paramètres nécessaires peuvent être affichés directement sur le diagramme ou dans un document séparé. Si seule une partie de l'installation est indiquée, il s'agit d'un schéma unifilaire, lorsque tous les éléments sont indiqués - terminés.
- Dans le schéma de câblage, utilisez les désignations de position des éléments, leur emplacement, leur méthode d'installation et leur ordre.
Pour lire les schémas de câblage, vous devez connaître les symboles graphiques. Les fils qui relient les éléments sont représentés par des lignes. Une ligne continue est un terme générique pour le câblage. Au-dessus, il peut être indiqué des données sur la méthode de pose, le matériau, la tension, le courant. Pour un circuit unifilaire, un groupe de conducteurs est représenté par une ligne en pointillés. Au début et à la fin, indiquez le marquage du fil et le lieu de sa connexion.
Des encoches verticales sur la ligne de câblage indiquent le nombre de conducteurs. S'il y en a plus de trois, effectuez une désignation numérique. La ligne pointillée indique les circuits de commande, un réseau de sécurité, l'évacuation, l'éclairage de secours.
L'interrupteur dans le diagramme ressemble à un cercle avec une inclinaison vers la droite. Le type et le nombre de tirets déterminent les paramètres de l'appareil.
En plus des dessins principaux, il existe des circuits équivalents.
Circuits électriques triphasés
Parmi les circuits électriques, les systèmes monophasés et multiphasés sont courants. Chaque partie d'un circuit polyphasé est caractérisée par la même valeur de courant et est appelée phase. Le génie électrique distingue deux concepts de ce terme. Le premier est la composante directe d'un système triphasé. La seconde est une valeur qui varie de manière sinusoïdale.
Un circuit triphasé est l'un des systèmes à courant alternatif polyphasé, où des CEM sinusoïdales (forces électromotrices) de même fréquence agissent, qui sont décalées dans le temps les unes par rapport aux autres d'un certain angle de phase. Il est formé par les enroulements d'un générateur triphasé, de trois récepteurs de puissance et de fils de connexion.
De tels circuits servent à assurer la génération d'énergie électrique, pour sa transmission, sa distribution, et présentent les avantages suivants:
- rentabilité de la production et du transport d'électricité par rapport à un système monophasé;
- génération simple de champ magnétique, nécessaire au fonctionnement d'un moteur électrique asynchrone triphasé;
- le même groupe électrogène fournit deux tensions opérationnelles - linéaire et phase.
Le système triphasé est avantageux lors de la transmission d'électricité sur de longues distances. De plus, la consommation de matière est beaucoup plus faible qu'en monophasé. Les principaux consommateurs sont les transformateurs, les moteurs à induction, les convertisseurs, les fours à induction, les puissantes installations de chauffage et les centrales électriques. Parmi les appareils monophasés de faible puissance, on peut noter les outils électriques, les lampes à incandescence, les appareils électroménagers, les alimentations.
Le circuit triphasé se caractérise par un équilibre important du système. Les méthodes de connexion des phases ont reçu la structure de "l'étoile" et du "triangle". Habituellement, les phases de génération de machines électriques sont reliées par une "étoile", et les phases des consommateurs par une "étoile" et un "triangle".
Lois en vigueur dans les circuits électriques
Dans les diagrammes, la direction des courants est indiquée par des flèches. Pour calculer, vous devez prendre des directions pour les tensions, les courants, les CEM. Lors du calcul en génie électrique, les lois de base suivantes sont utilisées:
- Loi d'Ohm pour une section droite du circuit, qui détermine la relation entre la force électromotrice, la tension de la source avec le courant circulant dans le conducteur et la résistance du conducteur lui-même.
- Pour trouver tous les courants et tensions, utilisez les règles de Kirchhoff, qui opèrent entre les courants et les tensions de n'importe quelle partie du circuit électrique.
- La loi de Joule-Lenz quantifie l'effet thermique d'un courant électrique.
Dans les circuits CC, le sens d'action de la force électromotrice indique d'un potentiel négatif à un potentiel positif. Pour la direction, prenez le mouvement des charges positives. Dans ce cas, la flèche est dirigée d'un potentiel plus grand vers un plus petit. La tension est toujours dirigée dans le même sens que le courant.
Dans les circuits EMF sinusoïdaux, la tension et le courant sont indiqués en utilisant un demi-cycle de courant, alors qu'il ne change pas de direction. Pour souligner la différence potentielle, ils sont indiqués par les signes «+» et «-».
Comment est calculé le circuit électrique?
Le chemin de calcul est divisé en plusieurs méthodes utilisées en pratique:
- une méthode basée sur la loi d'Ohm et les règles de Kirchhoff;
- une méthode pour déterminer les courants de boucle;
- réception de transformations équivalentes;
- méthodologie pour mesurer la résistance des conducteurs de protection;
- calcul des potentiels nodaux;
- méthode de générateur identique, et d'autres.
La base pour calculer un circuit électrique simple selon la loi d'Ohm est la détermination de l'intensité du courant dans une section séparée avec une résistance connue des conducteurs et une tension donnée.
Par l'état du problème, les résistances des résistances R1, R2, R3, R4, R5, R6 connectées au circuit sont connues (sans tenir compte de la résistance de l'ampèremètre). Il est nécessaire de calculer la force actuelle J1, J2 ... J6.
Le diagramme comporte trois sections consécutives. De plus, les deuxième et troisième ont des succursales. Les résistances de ces sections sont notées R1, R ’, R”. La résistance totale est alors égale à la somme des résistances:
R = R1 + R ’+ R”où
R ’ - résistance totale des résistances connectées en parallèle R2, R3, R4.
R ” - résistance totale des résistances R5 et R6.
En utilisant la loi de connexion parallèle, nous calculons la résistance R ’et R”.
1 / R ’= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R ”= 1 / R5 + 1 / R6
Déterminez la force du courant dans un circuit non ramifié, en connaissant la résistance totale à une tension donnée, en utilisant la formule suivante:
I = U / R, puis I = I1
Pour calculer la force du courant dans des branches individuelles, vous devez déterminer la tension sur des sections de circuits séquentiels selon la loi d'Ohm:
U1 = IR1; U2 = IR »; U3 = IR ";
Connaissant la tension de sections spécifiques, il est possible de calculer l'intensité du courant sur des branches individuelles:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Parfois, il est nécessaire de connaître la résistance des sections par des paramètres connus de tension, d'intensité de courant, de résistance d'autres sections ou de calculer la tension à partir des données de résistance et de courant disponibles.
La partie principale des méthodes vise à simplifier les calculs. Ceci est réalisé en adaptant les systèmes d'équations, ou le schéma lui-même. Le calcul des circuits électriques s'effectue de différentes manières, selon la classe de leur complexité.
