Bij het inrichten van een nieuw appartement of huis, het updaten of repareren van woningen heeft men te maken met elementen die bedoeld zijn voor de stroom van elektrische stroom. Het is belangrijk om te weten wat een elektrisch circuit is, waaruit het bestaat, waarom een circuit nodig is en welke berekeningen moeten worden uitgevoerd.
Wat zijn elektrische circuits?
Een elektrisch circuit is een complex van verschillende met elkaar verbonden elementen. Het is ontworpen voor de stroom van elektrische stroom, waar transiënten optreden. De beweging van elektronen wordt geleverd door de aanwezigheid van een potentiaalverschil en kan worden beschreven met termen als spanning en stroom.
Het interne circuit wordt geleverd door spanning als stroombron aan te sluiten. De overige elementen vormen een extern netwerk. Voor het verplaatsen van ladingen in de veldstroombron is een externe kracht vereist. Het kan een wikkeling zijn van een generator, transformator of galvanische bron.
Om een dergelijk systeem correct te laten werken, moet het circuit worden gesloten, anders zal de stroom niet stromen. Dit is een voorwaarde voor de gecoördineerde werking van alle apparaten. Niet elk circuit kan een elektrisch circuit zijn. Aardings- of beveiligingslijnen zijn bijvoorbeeld niet zo, omdat er in de normale modus geen stroom doorheen stroomt. Ze kunnen elektrisch worden genoemd volgens het werkingsprincipe. In geval van nood stroomt er stroom doorheen en sluit het circuit en verlaat het de grond.
Afhankelijk van de stroombron kan de spanning in het circuit constant of variabel zijn. De batterij van elementen geeft een constante spanning en de wikkelingen van generatoren of transformatoren geven een wisselspanning.
Hoofd onderdelen
Alle componenten in het circuit zijn betrokken bij één elektromagnetisch proces. Ze zijn voorwaardelijk verdeeld in drie groepen.
- Primaire bronnen van elektrische energie en signalen kunnen niet-elektromagnetische energie omzetten in elektrische energie. Bijvoorbeeld een galvanische cel, een batterij, een elektromechanische generator.
- Het secundaire type, zowel aan de ingang als aan de uitgang, heeft elektrische energie. Alleen de parameters veranderen - spanning en stroom, hun vorm, grootte en frequentie. Voorbeelden zijn gelijkrichters, omvormers, transformatoren.
- Consumenten van actieve energie zetten elektrische stroom om in verlichting of warmte. Dit zijn elektrothermische apparaten, lampen, weerstanden, elektromotoren.
- Hulpcomponenten zijn onder meer schakelapparatuur, meetinstrumenten, verbindingselementen en een draad.
De basis van het elektrische netwerk is het circuit. Dit is een grafische tekening die voorwaardelijke afbeeldingen en aanduidingen van elementen en hun verbinding bevat. Ze worden uitgevoerd volgens GOST 2.721-74 - 2.758-81
Het eenvoudigste schakelschema bevat een galvanische cel. Door middel van draden wordt er via een schakelaar een gloeilamp op aangesloten. Om stroom en spanning te meten, zitten er een voltmeter en een ampèremeter bij.
Circuit classificatie
Elektrische circuits zijn geclassificeerd op type complexiteit: eenvoudig (onvertakt) en complex (vertakt). Er is een indeling in DC- en AC-circuits, evenals sinusoïdaal en niet-sinusoïdaal. Op basis van de aard van de elementen zijn ze lineair en niet-lineair. AC-lijnen kunnen eenfasig en driefasig zijn.
Vertakt en onvertakt
In alle elementen van een onvertakt circuit stroomt dezelfde stroom.De eenvoudigste vertakte lijn bevat drie takken en twee knooppunten. Elke vestiging heeft zijn eigen stroom. Een tak wordt gedefinieerd als een sectie van een ketting die wordt gevormd door in serie verbonden elementen tussen twee knooppunten. Een knooppunt is het punt waar de drie takken samenkomen.
Als er een punt op het diagram staat op het snijpunt van twee lijnen, is er op dit punt een elektrische verbinding van twee lijnen. Als het knooppunt niet is gemarkeerd, is de ketting onvertakt.
Lineair en niet-lineair
Een elektrisch circuit waarin consumenten onafhankelijk zijn van de spanningswaarde en stroomrichting, en alle componenten lineair zijn, wordt lineair genoemd. Elementen van een dergelijk circuit omvatten afhankelijke en onafhankelijke bronnen van stromen en spanningen. Lineair is de weerstand van een element niet afhankelijk van stroom, bijvoorbeeld van een elektrische oven.
Bij niet-lineaire passieve elementen zijn afhankelijk van de waarden van de richting van stromen en spanning, hebben ten minste één niet-lineair element. Zo is de weerstand van een gloeilamp afhankelijk van spanningspieken en stroomsterkte.
Benamingen van elementen in het diagram
Voordat u doorgaat met de installatie van apparatuur, moet u de begeleidende regelgevingsdocumenten bestuderen. Het schema stelt u in staat om de volledige kenmerken van het product aan de gebruiker over te brengen met behulp van alfabetische en grafische aanduidingen die in één register met ontwerpdocumentatie zijn ingevoerd.
Extra documenten zijn bij de tekening gevoegd. Hun lijst kan in alfabetische volgorde worden aangegeven met digitale sortering op de tekening zelf, of als een apart blad. Classificeer tien soorten circuits, gebruik in de elektrotechniek meestal drie hoofdcircuits.
- Functioneel heeft minimale details. De belangrijkste functies van de knooppunten worden weergegeven door een rechthoek met letteraanduidingen.
- Het schakelschema toont in detail het ontwerp van de gebruikte elementen, evenals hun verbindingen en contacten. De benodigde parameters kunnen direct in het diagram of in een apart document worden weergegeven. Als slechts een deel van de installatie wordt aangegeven, is dit een diagram met één regel, wanneer alle elementen zijn aangegeven - compleet.
- Gebruik in het bedradingsschema de positionele aanduidingen van de elementen, hun locatie, installatiemethode en volgorde.
Om de bedradingsschema's te kunnen lezen, moet u de grafische symbolen kennen. De draden die de elementen verbinden, worden weergegeven door lijnen. Een ononderbroken lijn is een algemene term voor bedrading. Hierboven kunnen gegevens worden vermeld over de legmethode, materiaal, spanning, stroom. Voor een enkellijnig circuit wordt een groep geleiders weergegeven door een stippellijn. Geef aan het begin en aan het einde de markering van de draad en de plaats van aansluiting aan.
Verticale inkepingen op de bedradingslijn geven het aantal geleiders aan. Als er meer dan drie zijn, voer dan een digitale aanduiding uit. De gestreepte lijn geeft controlecircuits aan, een netwerk van beveiliging, evacuatie, noodverlichting.
De schakelaar in het diagram ziet eruit als een cirkel met een helling naar rechts. Het type en het aantal streepjes bepalen de parameters van het apparaat.
Naast de hoofdtekeningen zijn er gelijkwaardige circuits.
Driefasige elektrische circuits
Onder elektrische circuits zijn zowel eenfasige als meerfasige systemen gebruikelijk. Elk deel van een meerfasig circuit wordt gekenmerkt door dezelfde stroomwaarde en wordt een fase genoemd. Elektrotechniek maakt onderscheid tussen twee concepten van deze term. De eerste is het directe onderdeel van een driefasensysteem. De tweede is een waarde die sinusvormig varieert.
Een driefasig circuit is een van de meerfasige AC-systemen, waarbij sinusvormige EMF's (elektromotorische kracht) met dezelfde frequentie werken, die in de tijd ten opzichte van elkaar worden verschoven door een bepaalde fasehoek. Het wordt gevormd door de wikkelingen van een driefasige generator, drie ontvangers en verbindingsdraden.
Dergelijke schakelingen zorgen voor de opwekking van elektrische energie, voor de transmissie, distributie en hebben de volgende voordelen:
- winstgevendheid van elektriciteitsopwekking en transport in vergelijking met een enkelfasig systeem;
- eenvoudige opwekking van magnetische velden, die nodig is voor de werking van een driefasige asynchrone elektromotor;
- dezelfde generatorset geeft twee bedrijfsspanningen af - lineair en fase.
Het driefasensysteem is voordelig bij het verzenden van elektriciteit over lange afstanden. Bovendien is het materiaalverbruik veel lager dan eenfasig. De belangrijkste afnemers zijn transformatoren, inductiemotoren, omvormers, inductieovens, krachtige verwarmings- en krachtcentrales. Onder enkelfasige apparaten met laag vermogen zijn elektrische gereedschappen, gloeilampen, huishoudelijke apparaten en voedingen te zien.
Het driefasige circuit wordt gekenmerkt door een aanzienlijke balans van het systeem. De methoden voor het verbinden van de fasen hebben de structuur van "ster" en "driehoek" gekregen. Meestal zijn de fasen van het opwekken van elektrische machines verbonden door een "ster", en de fasen van consumenten door een "ster" en een "driehoek".
Geldende wetten in elektrische circuits
In de diagrammen wordt de richting van de stromen aangegeven met pijlen. Om te berekenen, moet u aanwijzingen volgen voor spanningen, stromen, EMF. Bij het berekenen in de elektrotechniek worden de volgende basiswetten gehanteerd:
- De wet van Ohm voor een recht gedeelte van het circuit, dat de relatie bepaalt tussen de elektromotorische kracht, de spanning van de bron met de stroom die in de geleider stroomt en de weerstand van de geleider zelf.
- Om alle stromen en spanningen te vinden, gebruikt u de Kirchhoff-regels, die werken tussen de stromen en spanningen van elk deel van het elektrische circuit.
- De Joule-Lenz-wet kwantificeert het thermische effect van een elektrische stroom.
In DC-circuits geeft de werkingsrichting van de elektromotorische kracht aan van een negatieve potentiaal naar een positieve. Neem voor de richting de beweging van positieve ladingen. In dit geval wordt de pijl van een groter potentieel naar een kleiner gericht. De spanning wordt altijd in dezelfde richting gestuurd als de stroom.
In sinusvormige EMF-circuits worden spanning en stroom aangegeven met een halve cyclus van stroom, terwijl de richting niet verandert. Om het potentiële verschil te benadrukken, worden ze aangegeven met de tekens "+" en "-".
Hoe wordt het elektrische circuit berekend?
Het rekenpad is onderverdeeld in vele methoden die in de praktijk worden gebruikt:
- een methode gebaseerd op de wet van Ohm en de regels van Kirchhoff;
- een methode voor het bepalen van lusstromen;
- ontvangst van gelijkwaardige transformaties;
- methodologie voor het meten van de weerstand van beschermende geleiders;
- berekening van nodale potentialen;
- identieke generatormethode en andere.
De basis voor het berekenen van een eenvoudig elektrisch circuit volgens de wet van Ohm is de bepaling van de stroomsterkte in een apart gedeelte met een bekende weerstand van de geleiders en een gegeven spanning.
Door de toestand van het probleem zijn de weerstanden van de weerstanden R1, R2, R3, R4, R5, R6 die op het circuit zijn aangesloten bekend (zonder rekening te houden met de weerstand van de ampèremeter). Het is noodzakelijk om de huidige sterkte J1, J2 ... J6 te berekenen.
Het diagram bevat drie opeenvolgende secties. Bovendien hebben de tweede en derde vestigingen. De weerstanden van deze secties worden aangegeven als R1, R ', R ". Dan is de totale weerstand gelijk aan de som van de weerstanden:
R = R1 + R '+ R "waar
R ' - totale weerstand van parallel aangesloten weerstanden R2, R3, R4.
R " - totale weerstand van weerstanden R5 en R6.
Met behulp van de wet van parallelle verbinding berekenen we de weerstand R 'en R ".
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R ”= 1 / R5 + 1 / R6
Om de sterkte van de stroom in een onvertakt circuit te bepalen, wetende de totale weerstand bij een gegeven spanning, kunt u de volgende formule gebruiken:
Ik = U / R, dan Ik = I1
Om de stroomsterkte in individuele takken te berekenen, moet u de spanning op secties van sequentiële circuits bepalen volgens de wet van Ohm:
U1 = IR1; U2 = IR ’; U3 = IR ”;
Als u de spanning van specifieke secties kent, is het mogelijk om de stroomsterkte op afzonderlijke takken te berekenen:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Soms is het nodig om de weerstand van secties te achterhalen door bekende parameters van spanning, stroomsterkte, weerstand van andere secties, of een berekening te maken van de spanning op basis van de beschikbare weerstand en stroomgegevens.
Het grootste deel van de methoden is gericht op het vereenvoudigen van berekeningen. Dit wordt bereikt door stelsels van vergelijkingen of het schema zelf aan te passen. De berekening van elektrische circuits wordt op verschillende manieren uitgevoerd, afhankelijk van de klasse van hun complexiteit.
