Kada uređujete novi stan ili kuću, dopunjavate ili popravljate kućište, morate se pozabaviti elementima namijenjenim protoku električne struje. Važno je znati što je električni krug, od čega se sastoji, zašto je potreban krug i koje proračune je potrebno izvesti.
Što su električni krugovi?
Električni krug je kompleks različitih elemenata međusobno povezanih. Dizajniran je za protok električne struje, gdje se javljaju prolazni. Kretanje elektrona osigurava se prisutnošću razlike potencijala i može se opisati korištenjem izraza kao što su napon i struja.
Unutarnji krug osigurava se povezivanjem napona kao izvora energije. Preostali elementi tvore vanjsku mrežu. Za kretanje naboja u terenskom izvoru napajanja potrebna je vanjska sila. To može biti navijanje generatora, transformatora ili galvanskog izvora.
Da bi takav sustav pravilno radio, njegov krug mora biti zatvoren, inače struja neće teći. Ovo je preduvjet za koordinirani rad svih uređaja. Ne može svaki krug biti električni krug. Na primjer, vod za uzemljenje ili zaštitni vod nisu takvi, jer u normalnom režimu struja ne prolazi kroz njih. Oni se prema principu djelovanja mogu nazvati električnim. U hitnim slučajevima struja teče kroz njih i krug se zatvara, ostavljajući zemlju.
Napon u krugu, ovisno o izvoru napajanja, može biti konstantan ili promjenljiv. Akumulator elemenata daje stalan napon, a namotaji generatora ili transformatora daju izmjenični napon.
Glavne komponente
Sve komponente u krugu uključene su u jedan elektromagnetski proces. Uvjetno se dijele u tri skupine.
- Primarni izvori električne energije i signali mogu pretvoriti neelektromagnetsku u električnu. Na primjer, galvanska ćelija, baterija, elektromehanički generator.
- Sekundarni tip, i na ulazu i na izlazu, ima električnu energiju. Mijenjaju se samo njegovi parametri - napon i struja, njihov oblik, veličina i frekvencija. Primjeri uključuju ispravljače, pretvarače, transformatore.
- Potrošači aktivne energije pretvaraju električnu struju u svjetlost ili toplinu. To su elektrotermalni uređaji, svjetiljke, otpornici, električni motori.
- Pomoćne komponente uključuju preklopne uređaje, mjerne instrumente, spojne elemente i žicu.
Osnova električne mreže je krug. Ovo je grafički crtež koji sadrži uvjetne slike i oznake elemenata i njihovu povezanost. Provode se prema GOST 2.721-74 - 2.758-81
Najjednostavniji dijagram kruga uključuje galvansku ćeliju. Pomoću žica na njega se pomoću prekidača spaja žarulja sa žarnom niti. Za mjerenje struje i napona u njega su uključeni voltmetar i ampermetar.
Klasifikacija krugova
Električni krugovi klasificiraju se prema vrsti složenosti: jednostavni (nerazgranati) i složeni (razgranati). Postoji podjela na jednosmerne i izmjenične krugove, kao i na sinusoidni i ne-sinusoidni. Na temelju prirode elemenata, oni su linearni i nelinearni. Naizmjenični vodovi mogu biti jednofazni i trofazni.
Razgranati i nerazgranati
U svim elementima nerazgranatog kruga teče ista struja.Najjednostavnija razgranata linija uključuje tri grane i dva čvora. Svaka grana ima svoju struju. Grana je definirana kao odjeljak lanca koji je formiran serijski povezanim elementima zatvorenim između dva čvora. Čvor je točka u kojoj se tri grane konvergiraju.
Ako na dijagramu postoji točka na sjecištu dviju linija, na ovom mjestu postoji električna veza dviju linija. Ako čvor nije označen, lanac je nerazvekan.
Linearno i nelinearno
Električni krug u kojem su potrošači neovisni o vrijednosti napona i smjera struje, a sve su komponente linearne, naziva se linearnim. Elementi takvog kruga uključuju ovisne i neovisne izvore struje i napona. Linearno, otpor elementa ne ovisi o struji, na primjer, električnoj peći.
U nelinearnim, pasivni elementi ovise o vrijednostima struje i napona, imaju barem jedan nelinearni element. Na primjer, otpor žarulje sa žarnom niti ovisi o naponima i naponima.
Oznake elemenata u dijagramu
Prije nastavka instalacije opreme potrebno je proučiti prateće regulatorne dokumente. Shema vam omogućuje da korisniku prenesete sve karakteristike proizvoda pomoću abecednih i grafičkih oznaka unesenih u jedinstveni registar projektne dokumentacije.
Na crtežu su dodani dodatni dokumenti. Njihov se popis može abecednim redom označiti digitalnim sortiranjem na samom crtežu ili kao poseban list. Razvrstati deset vrsta krugova, u elektrotehnici se obično koriste tri glavna kruga.
- Functional ima minimalne detalje. Glavne funkcije čvorova predstavljene su pravokutnikom s oznakama slova.
- Dijagram krugova detaljno prikazuje dizajn korištenih elemenata kao i njihove veze i kontakte. Potrebni parametri mogu se prikazati izravno na dijagramu ili u zasebnom dokumentu. Ako je naznačen samo dio instalacije, to je jednoredni dijagram, kada su svi elementi naznačeni - kompletni.
- U dijagramu ožičenja koristite pozicijske oznake elemenata, njihovo mjesto, način ugradnje i redoslijed.
Da biste pročitali dijagrame ožičenja, morate znati grafičke simbole. Žice koje spajaju elemente predstavljene su linijama. Čvrsta linija generički je pojam za ožičenje. Iznad mogu biti navedeni podaci o načinu polaganja, materijalu, naponu, struji. Za jedno-linijski krug, skupina vodiča predstavljena je isprekidanom linijom. Na početku i na kraju naznačite oznaku žice i mjesto njezine veze.
Okomiti zarezi na liniji ožičenja označavaju broj vodiča. Ako ih ima više od tri, izvršite digitalnu oznaku. Isprekidana linija označava upravljačke krugove, mrežu sigurnosti, evakuaciju, osvjetljenje u nuždi.
Prekidač na dijagramu izgleda kao krug s nagibom desno. Vrsta i broj crtica određuju parametre uređaja.
Pored glavnih crteža postoje i ekvivalentni sklopovi.
Trofazni električni krugovi
Među električnim krugovima uobičajeni su jednofazni i višefazni sustavi. Svaki dio višefaznog kruga karakterizira ista vrijednost struje i naziva se faza. Elektrotehnika razlikuje dva pojma ovog pojma. Prva je izravna komponenta trofaznog sustava. Drugo je vrijednost koja varira sinusno.
Trofazni krug jedan je od višefaznih izmjeničnih sustava, gdje djeluju sinusoidni EMF-ovi (elektromotorne sile) iste frekvencije, koji se vremenom pomiču jedan prema drugom za određeni fazni kut. Tvori ga namotajima trofaznog generatora, tri prijemnika snage i priključnim žicama.
Takvi krugovi služe za osiguravanje proizvodnje električne energije za njezin prijenos, distribuciju i imaju sljedeće prednosti:
- profitabilnost proizvodnje i prometa električne energije u usporedbi s jednofaznim sustavom;
- jednostavna generacija magnetskog polja koja je potrebna za rad trofaznog asinhronog elektromotora;
- isti generator se isporučuje s dva radna napona - linearnim i faznim.
Trofazni sustav je povoljan za prijenos električne energije na velike udaljenosti. Osim toga, potrošnja materijala je mnogo manja od jednofazne. Glavni potrošači su transformatori, indukcijski motori, pretvarači, indukcijske peći, snažne grijalice i elektrane. Među jednofaznim uređajima male snage mogu se primijetiti električni alati, žarulje sa žarnom niti, kućanski uređaji, izvori napajanja.
Trofazni krug karakterizira značajna ravnoteža sustava. Načini povezivanja faza dobili su strukturu "zvijezda" i "trokut". Faze stvaranja električnih strojeva obično su povezane "zvijezdom", a faze potrošača "zvijezdom" i "trokutom".
Važeći zakoni u električnim krugovima
Na dijagramima je smjer struje označen strelicama. Da biste izračunali, morate uzeti upute za napone, struje, EMF. Pri proračunu u elektrotehnici koriste se sljedeći osnovni zakoni:
- Ohmov zakon za ravna dionica kruga koja određuje odnos između elektromotorne sile, napona izvora i struje koja teče u vodiču i otpora samog vodiča.
- Za pronalaženje svih struja i napona koristite Kirchhoffova pravila koja djeluju između struja i napona bilo kojeg dijela električnog kruga.
- Joule - Lenzov zakon kvantificira toplinski učinak električne struje.
U istosmjernim krugovima smjer djelovanja elektromotorne sile ukazuje od negativnog potencijala do pozitivnog. Smjer vodi kretanje pozitivnih naboja. U ovom se slučaju strelica usmjerava iz većeg potencijala u manji. Napon je uvijek usmjeren u istom smjeru kao i struja.
U sinusnim krugovima EMF, napon i struja su naznačeni pomoću pola ciklusa struje, dok to ne mijenja smjer. Kako bi naglasili potencijalnu razliku, označeni su znakovima "+" i "-".
Kako se izračunava strujni krug?
Put izračuna podijeljen je u mnoge metode koje se koriste u praksi:
- metoda koja se temelji na Ohmovom zakonu i Kirchhoffovim pravilima;
- metoda za određivanje struje petlje;
- primanje ekvivalentnih transformacija;
- metodologija mjerenja otpora zaštitnih vodiča;
- proračun nodalnih potencijala;
- identična metoda generatora i drugi.
Osnova za izračunavanje jednostavnog električnog kruga prema Ohmovom zakonu je određivanje jakosti struje u zasebnom odjeljku s poznatim otporom vodiča i danim naponom.
Uvjeti problema poznati su otpori otpornika R1, R2, R3, R4, R5, R6 koji su spojeni na krug (ne uzimajući u obzir otpor ampermetra). Potrebno je izračunati jakost struje J1, J2 ... J6.
Postoje tri uzastopna odjeljka u dijagramu. Štoviše, drugi i treći imaju podružnice. Otpori ovih odjeljaka su označeni kao R1, R', R ". Tada je ukupni otpor jednak zbroju otpora:
R = R1 + R '+ R "gdje
R ' - ukupni otpor paralelno povezanih otpornika R2, R3, R4.
R ” - ukupni otpor otpornika R5 i R6.
Pomoću zakona paralelne veze izračunavamo otpor R i R ".
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R ”= 1 / R5 + 1 / R6
Snaga struje u nerazgranatom krugu, znajući ukupni otpor na određenom naponu, možete koristiti sljedeću formulu:
I = U / R, zatim I = I1
Da biste izračunali jačinu struje u pojedinim granama, morate odrediti napon na sekcijama sekvencijalnih krugova prema Ohmovom zakonu:
Ul = IRl; U2 = IR '; U3 = IR ”;
Znajući napon određenih sekcija, moguće je izračunati jakost struje na pojedinim granama:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Ponekad je potrebno otkriti otpor sekcija prema poznatim parametrima napona, jačine struje, otpora drugih sekcija ili napraviti proračun napona iz dostupnih podataka otpora i struje.
Glavni dio metoda usmjeren je na pojednostavljenje izračuna. To se postiže prilagođavanjem sustava jednadžbi ili same sheme. Izračun električnih krugova vrši se na različite načine, ovisno o klasi njihove složenosti.
