Įrenginėjant naują butą ar namą, atnaujinant ar remontuojant būstą, reikia susidurti su elementais, skirtais elektros srovei tekėti. Svarbu žinoti, kas yra elektros grandinė, iš ko ji susideda, kodėl reikalinga grandinė ir kokius skaičiavimus reikia atlikti.
Kas yra elektros grandinės?
Elektrinė grandinė yra įvairių elementų, sujungtų tarpusavyje, kompleksas. Jis skirtas elektros srovei tekėti ten, kur vyksta pereinamieji momentai. Elektronų judėjimą lemia potencialo skirtumas ir juos galima apibūdinti tokiais terminais kaip įtampa ir srovė.
Vidinė grandinė teikiama jungiant įtampą kaip energijos šaltinį. Likę elementai sudaro išorinį tinklą. Kad krūviai galėtų judėti lauko energijos šaltinyje, reikalinga išorinė jėga. Tai gali būti generatoriaus, transformatoriaus ar galvaninio šaltinio apvija.
Kad tokia sistema tinkamai veiktų, jos grandinė turi būti uždaryta, kitaip srovė neištekės. Tai yra būtina sąlyga suderintam visų prietaisų veikimui. Ne kiekviena grandinė gali būti elektros grandinė. Pavyzdžiui, įžeminimo ar apsaugos linijos nėra tokios, nes įprastu režimu per jas nepraeina srovė. Pagal veikimo principą jie gali būti vadinami elektriniais. Avariniu atveju per juos teka srovė, o grandinė uždaroma, paliekant žemę.
Priklausomai nuo maitinimo šaltinio, įtampa grandinėje gali būti pastovi arba kintama. Elementų akumuliatorius sukuria pastovią įtampą, o generatorių ar transformatorių apvijos suteikia kintamą įtampą.
Pagrindiniai komponentai
Visi grandinės komponentai dalyvauja viename elektromagnetiniame procese. Jie sąlygiškai yra suskirstyti į tris grupes.
- Pirminiai elektros energijos šaltiniai ir signalai gali neelektromagnetinę energiją paversti elektros energija. Pavyzdžiui, galvaninis elementas, akumuliatorius, elektromechaninis generatorius.
- Antrinis tipas, tiek įvesties, tiek išvesties, turi elektros energiją. Keičiasi tik jo parametrai - įtampa ir srovė, jų forma, dydis ir dažnis. Pavyzdžiai yra lygintuvai, keitikliai, transformatoriai.
- Aktyviosios energijos vartotojai elektros srovę paverčia apšvietimu arba šiluma. Tai yra elektroterminiai įtaisai, lempos, rezistoriai, elektros varikliai.
- Pagalbinius komponentus sudaro perjungimo įtaisai, matavimo prietaisai, jungiamieji elementai ir viela.
Elektros tinklo pagrindas yra grandinė. Tai grafinis brėžinys, kuriame yra sąlyginiai vaizdai ir elementų žymėjimai bei jų ryšys. Jie atliekami pagal GOST 2.721-74 - 2.758-81
Paprasčiausia grandinės schema apima galvaninį elementą. Laidų pagalba per jungiklį prie jo prijungiama kaitrinė lempa. Norėdami išmatuoti srovę ir įtampą, į ją įtrauktas voltmetras ir ampermetras.
Grandinės klasifikacija
Elektros grandinės yra klasifikuojamos pagal sudėtingumo tipą: paprastos (tiesios grandinės) ir sudėtingos (šakotos). Yra padalijimas į nuolatinės ir kintamos srovės grandines, taip pat sinusoidines ir nesusinoidines. Remiantis elementų prigimtimi, jie yra linijiniai ir netiesiniai. Kintamos srovės linijos gali būti vienfazės ir trifazės.
Išsišakojęs ir netvirtas
Visuose netvirtintos grandinės elementuose teka ta pati srovė.Paprasčiausią šakotą liniją sudaro trys šakos ir du mazgai. Kiekviena šaka turi savo srovę. Atšaka apibrėžiama kaip grandinės atkarpa, kurią sudaro nuosekliai sujungti elementai, uždaryti tarp dviejų mazgų. Mazgas yra taškas, kuriame susilieja trys šakos.
Jei schemoje yra taškas dviejų linijų sankirtoje, šiame taške yra dviejų linijų elektrinis ryšys. Jei mazgas nepažymėtas, grandinė nėra grandininė.
Linijinė ir netiesinė
Elektrinė grandinė, kurioje vartotojai nepriklauso nuo įtampos vertės ir srovės krypties, o visi komponentai yra linijiniai, vadinama linijine. Tokios grandinės elementai apima priklausomus ir nepriklausomus srovių ir įtampų šaltinius. Linijiškai elemento varža nepriklauso nuo srovės, pavyzdžiui, elektrinės krosnies.
Netiesiniuose elementuose pasyvieji elementai priklauso nuo srovių krypties ir įtampos verčių, turi bent vieną netiesinį elementą. Pavyzdžiui, kaitinamosios lempos atsparumas priklauso nuo įtampos viršįtampių ir srovės stiprio.
Elementų žymėjimas diagramoje
Prieš pradėdami montuoti įrangą, būtina išstudijuoti norminius lydimuosius dokumentus. Ši schema leidžia vartotojui perteikti visas gaminio savybes naudojant abėcėlės ir grafines nuorodas, įrašytas į vieną projektavimo dokumentų registrą.
Prie brėžinio pridedami papildomi dokumentai. Jų sąrašą galima nurodyti abėcėlės tvarka pagal skaitmeninį rūšiavimą pačiame brėžinyje arba kaip atskirą lapą. Klasifikuokite dešimt rūšių grandinių, elektrotechnikoje paprastai naudojamos trys pagrindinės grandinės.
- Funkcionalumas yra minimalus. Pagrindinės mazgų funkcijos pateikiamos stačiakampiu su raidžių žymėjimais.
- Grandinės schema išsamiai parodo naudojamų elementų dizainą, taip pat jų jungtis ir kontaktus. Reikalingi parametrai gali būti rodomi tiesiogiai diagramoje arba atskirame dokumente. Jei nurodyta tik dalis įrenginio, tai yra vienos eilutės schema, kai nurodyti visi elementai - baigta.
- Laidų schemoje naudokite elementų padėties žymėjimą, jų vietą, montavimo metodą ir tvarką.
Norėdami perskaityti laidų schemas, turite žinoti grafinius simbolius. Laidai, jungiantys elementus, pavaizduoti linijomis. Tvirta linija yra bendras terminas laidų. Virš jo gali būti nurodyti duomenys apie klojimo būdą, medžiagą, įtampą, srovę. Vienos linijos grandinei laidininkų grupė žymima punktyrine linija. Pradžioje ir pabaigoje nurodykite laido žymėjimą ir jo prijungimo vietą.
Vertikalūs grioveliai laidų linijoje rodo laidininkų skaičių. Jei jų yra daugiau nei trys, atlikite skaitmeninį žymėjimą. Punktyrinė linija nurodo valdymo grandines, apsaugos tinklą, evakuaciją, avarinį apšvietimą.
Jungiklis diagramoje atrodo kaip apskritimas su pasvirusiu dešinėn. Brūkšnių tipas ir skaičius nustato prietaiso parametrus.
Be pagrindinių brėžinių, yra ir lygiaverčių schemų.
Trifazės elektros grandinės
Tarp elektros grandinių yra įprasta tiek vienfazių, tiek daugiafazių sistemų. Kiekvienai daugiafazių grandinių daliai būdinga ta pati srovės vertė ir ji vadinama faze. Elektrotechnika išskiria dvi šio termino sąvokas. Pirmasis yra tiesioginis trifazės sistemos komponentas. Antrasis yra reikšmė, kuri kinta sinusoidiškai.
Trifazė grandinė yra viena iš daugiafazių kintamosios srovės sistemų, kuriose veikia to paties dažnio sinusoidiniai EML (elektromotorinės jėgos), kurie laiko atžvilgiu pasislenka vienas kito atžvilgiu tam tikru fazės kampu. Jį sudaro trifazio generatoriaus, trijų galios imtuvų ir jungiamųjų laidų apvijos.
Tokios grandinės yra skirtos elektros energijos generavimui, jos perdavimui, paskirstymui užtikrinti, ir turi šiuos privalumus:
- elektros energijos gamybos ir transportavimo pelningumas, palyginti su vienos fazės sistema;
- paprastas magnetinio lauko generavimas, reikalingas trifaziam asinchroniniam elektros varikliui veikti;
- tas pats generatoriaus komplektas išskiria dvi darbines įtampas - tiesinę ir fazinę.
Trifazė sistema yra naudinga perduodant elektrą dideliais atstumais. Be to, medžiagų sąnaudos yra daug mažesnės nei vienfazių. Pagrindiniai vartotojai yra transformatoriai, indukciniai varikliai, keitikliai, indukcinės krosnys, galingos šildymo ir jėgainės. Tarp vienfazių mažos galios prietaisų galima išskirti elektrinius įrankius, kaitrines lempas, buitinius prietaisus, maitinimo šaltinius.
Trifazė grandinė pasižymi reikšminga sistemos pusiausvyra. Fazių sujungimo metodai gavo "žvaigždės" ir "trikampio" struktūrą. Paprastai elektros mašinų generavimo fazes jungia „žvaigždė“, o vartotojų fazes - „žvaigždė“ ir „trikampis“.
Elektros grandinėse galiojantys įstatymai
Diagramose srovių kryptis nurodoma rodyklėmis. Norėdami apskaičiuoti, turite paimti įtampos, srovių, EML nurodymus. Skaičiuojant elektrotechnikoje, naudojami šie pagrindiniai dėsniai:
- Ohmo dėsnis, skirtas tiesiai grandinės daliai, nustatančiai elektromotorinės jėgos, šaltinio įtampos su laidininku tekančios srovės ir paties laidininko varžos santykį.
- Norėdami sužinoti visas sroves ir įtampas, naudokitės Kirchhoffo taisyklėmis, kurios veikia tarp bet kurios elektros grandinės dalies srovių ir įtampų.
- Džaulio - Lenco įstatymas kiekybiškai nustato šiluminį elektros srovės poveikį.
Nuolatinės srovės grandinėse elektromotorinės jėgos veikimo kryptis rodo nuo neigiamo potencialo iki teigiamo. Dėl krypties imkitės teigiamų krūvių judėjimo. Tokiu atveju rodyklė nukreipta iš didesnio potencialo į mažesnį. Įtampa visada nukreipta ta pačia kryptimi kaip ir srovė.
Sinusoidinėse EMF grandinėse įtampa ir srovė nurodomi naudojant srovės pusės ciklą, tačiau ji nekeičia savo krypties. Norint pabrėžti galimą skirtumą, jie žymimi ženklais „+“ ir „-“.
Kaip apskaičiuojama elektros grandinė?
Skaičiavimo kelias yra padalintas į daugelį praktikoje naudojamų metodų:
- metodas, pagrįstas Ohmo įstatymais ir Kirchhoffo taisyklėmis;
- kilpos srovių nustatymo metodas;
- lygiaverčių transformacijų priėmimas;
- apsauginių laidininkų varžos matavimo metodika;
- mazgų potencialo apskaičiavimas;
- identiškas generatoriaus metodas ir kiti.
Paprastos elektros grandinės apskaičiavimo pagal Ohio dėsnius pagrindas yra srovės stiprio nustatymas atskirame skyriuje, turint žinomą laidininkų varžą ir nurodytą įtampą.
Pagal problemos būseną žinomi rezistorių R1, R2, R3, R4, R5, R6, sujungtų su grandine, varžos (neatsižvelgiant į ampermetro varžą). Būtina apskaičiuoti srovės stiprį J1, J2 ... J6.
Diagramoje yra trys skyriai iš eilės. Negana to, antrasis ir trečiasis turi šakas. Šių sekcijų varžos žymimos kaip R1, R ’, R“. Tada bendras pasipriešinimas lygus pasipriešinimų sumai:
R = R1 + R ’+ R”kur
R ' - bendras lygiagrečiai sujungtų rezistorių varža R2, R3, R4.
R “ - bendras rezistorių pasipriešinimas R5 ir R6.
Pagal lygiagretaus sujungimo dėsnį apskaičiuojame varžą R 'ir R'.
1 / R ’= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R ”= 1 / R5 + 1 / R6
Norėdami nustatyti srovės stiprį netvirtoje grandinėje, žinodami bendrą pasipriešinimą tam tikroje įtampoje, galite naudoti šią formulę:
I = U / R, tada I = I1
Norėdami apskaičiuoti srovės stiprį atskirose šakose, turite nustatyti įtampą nuosekliųjų grandinių sekcijose pagal Ohio dėsnį:
U1 = IR1; U2 = IR '; U3 = IR “;
Žinant konkrečių sekcijų įtampą, galima apskaičiuoti srovės stiprį atskirose šakose:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Kartais reikia išsiaiškinti sekcijų atsparumą pagal žinomus įtampos, srovės stiprio, kitų sekcijų parametrus arba apskaičiuoti įtampą pagal turimą varžą ir srovę.
Pagrindine metodų dalimi siekiama supaprastinti skaičiavimus. Tai pasiekiama pritaikant lygčių sistemas arba pačią schemą. Elektros grandinių skaičiavimas atliekamas įvairiais būdais, atsižvelgiant į jų sudėtingumo klasę.
