Når man ordner en ny leilighet eller et hus, oppdaterer eller reparerer bolig, må man forholde seg til elementer beregnet på strøm av strøm. Det er viktig å vite hva en elektrisk krets er, hva den består av, hvorfor en krets er nødvendig og hvilke beregninger som må utføres.
Hva er elektriske kretser?
En elektrisk krets er et kompleks av forskjellige elementer som er koblet sammen. Den er designet for strøm av elektrisk strøm, der transienter oppstår. Bevegelsen til elektronene tilveiebringes ved tilstedeværelsen av en potensiell forskjell og kan beskrives ved bruk av begreper som spenning og strøm.
Den interne kretsen forsynes ved å koble til spenning som en strømkilde. De resterende elementene danner et eksternt nettverk. For bevegelse av ladninger i feltkraftkilden, er en ekstern kraft nødvendig. Det kan være en vikling av en generator, transformator eller galvanisk kilde.
For at et slikt system skal fungere korrekt, må kretsen være lukket, ellers vil ikke strømmen flyte. Dette er en forutsetning for koordinert drift av alle enheter. Ikke alle kretser kan være en elektrisk krets. For eksempel er ikke jordings- eller beskyttelseslinjer slik, siden det i normal modus ikke strømmer gjennom dem. De kan kalles elektriske i henhold til handlingsprinsippet. I en nødsituasjon strømmer strøm gjennom dem, og kretsen lukkes og forlater bakken.
Avhengig av strømkilden, kan spenningen i kretsen være konstant eller variabel. Batteriet med elementer gir en konstant spenning, og viklingene til generatorer eller transformatorer gir en vekslende spenning.
Hovedkomponenter
Alle komponenter i kretsen er involvert i en elektromagnetisk prosess. De er betinget inndelt i tre grupper.
- Primære kilder til elektrisk energi og signaler kan konvertere ikke-elektromagnetisk energi til elektrisk energi. For eksempel en galvanisk celle, et batteri, en elektromekanisk generator.
- Den sekundære typen, både ved inngangen og ved utgangen, har elektrisk energi. Bare parametrene endres - spenning og strøm, deres form, størrelse og frekvens. Eksempler inkluderer likerettere, omformere, transformatorer.
- Forbrukere av aktiv energi konverterer elektrisk strøm til belysning eller varme. Dette er elektrotermiske enheter, lamper, motstander, elektriske motorer.
- Hjelpekomponenter inkluderer svitsjenheter, måleinstrumenter, tilkoblingselementer og en ledning.
Grunnlaget for det elektriske nettverket er kretsen. Dette er en grafisk tegning som inneholder betingede bilder og betegnelser på elementer og deres tilknytning. De utføres i henhold til GOST 2.721-74 - 2.758-81
Det enkleste kretsskjemaet inkluderer en galvanisk celle. Ved hjelp av ledninger kobles en glødelampe til den gjennom en bryter. For å måle strøm og spenning er et voltmeter og et ammeter inkludert.
Kretsklassifisering
Elektriske kretser er klassifisert etter type kompleksitet: enkle (ikke forgrenede) og komplekse (forgrenede). Det er en inndeling i likestrøms- og vekselstrømskretser, så vel som sinusformede og ikke-sinusformede. Basert på elementenes natur er de lineære og ikke-lineære. AC-ledninger kan være enfase og trefase.
Forgrenet og uforgrenet
I alle elementer i en uforgrenet krets strømmer den samme strømmen.Den enkleste forgrenede linjen inkluderer tre grener og to noder. Hver gren har sin egen strøm. En gren er definert som en del av en kjede som er dannet av seriekoblede elementer innelukket mellom to noder. En nod er punktet der de tre grenene konvergerer.
Hvis det er en prikk på diagrammet i krysset mellom to linjer, er det en elektrisk forbindelse av to linjer på dette punktet. Hvis noden ikke er merket, er kjeden uforgrenet.
Lineær og ikke-lineær
En elektrisk krets der forbrukerne er uavhengige av spenningsverdien og strømretningen, og alle komponentene er lineære, kalles lineær. Elementer av en slik krets inkluderer avhengige og uavhengige kilder til strømmer og spenninger. I lineær avhenger ikke et elements motstand av strøm, for eksempel en elektrisk ovn.
I ikke-lineære, avhengige passive elementer av verdiene i retning av strømmer og spenning, har minst ett ikke-lineært element. For eksempel avhenger motstanden til en glødelampe av spenningsspenninger og strømstyrke.
Betegnelser på elementer i diagrammet
Før du fortsetter med installasjonen av utstyr, er det nødvendig å studere forskriftens tilhørende dokumenter. Opplegget lar deg formidle brukeren til alle brukerens egenskaper ved å bruke alfabetiske og grafiske betegnelser som er lagt inn i et enkelt register med designdokumentasjon.
Ytterligere dokumenter er vedlagt tegningen. Deres liste kan angis i alfabetisk rekkefølge med digital sortering på selve tegningen, eller som et eget ark. Klassifiser ti typer kretsløp, i elektroteknikk bruker du vanligvis tre hovedkretser.
- Funksjonell har minimal detalj. Hovedfunksjonene til noder er representert av et rektangel med bokstavbetegnelser.
- Kretsdiagrammet viser detaljert utformingen av elementene som brukes, samt tilkoblinger og kontakter. De nødvendige parametrene kan vises direkte på diagrammet eller i et eget dokument. Hvis bare en del av installasjonen er indikert, er dette et enkeltlinjeskjema når alle elementene er indikert - fullført.
- I koblingsskjemaet bruker posisjonsbetegnelsene til elementene, deres plassering, installasjonsmetode og rekkefølge.
For å lese koblingsskjemaene, må du kjenne de grafiske symbolene. Ledningene som forbinder elementene er representert med linjer. En solid linje er en generisk betegnelse for kabling. Over kan det angis data om leggemetode, materiale, spenning, strøm. For en enkeltlinjekrets er en gruppe ledere representert med en stiplet linje. I begynnelsen og slutten angir du merkingen av ledningen og stedet for forbindelsen.
Vertikale hakk på ledningsnettet angir antall ledere. Hvis det er mer enn tre, utfør en digital betegnelse. Den stiplede linjen indikerer kontrollkretser, et nettverk av sikkerhet, evakuering, nødbelysning.
Bryteren i diagrammet ser ut som en sirkel med skrå til høyre. Type og antall streker bestemmer parameterne til enheten.
I tillegg til hovedtegningene er det like kretsløp.
Trefasede elektriske kretser
Blant elektriske kretsløp er både enfase- og flerfase-systemer vanlige. Hver del av en flerfasekrets er preget av samme strømverdi og kalles en fase. Elektroteknikk skiller mellom to konsepter i dette begrepet. Den første er den direkte komponenten i et trefase-system. Den andre er en verdi som varierer sinusformet.
En trefaset krets er et av flerfase AC-systemene, der sinusformede EMF-er (elektromotoriske krefter) med samme frekvens virker, som forskyves i tid relativt til hverandre med en viss fasevinkel. Den er dannet av viklingene til en trefasegenerator, tre strømmottakere og tilkoblingsledninger.
Slike kretsløp tjener til å sikre generering av elektrisk energi for overføring, distribusjon og har følgende fordeler:
- lønnsomhet for kraftproduksjon og transport i sammenligning med et enfase-system;
- enkel magnetfeltgenerering, som er nødvendig for drift av en trefaset asynkron elektrisk motor;
- det samme generatorsettet gir ut to driftsspenninger - lineær og fase.
Trefase-systemet er fordelaktig når det overføres strøm over lange avstander. I tillegg er materialforbruket mye lavere enn enfase. De viktigste forbrukerne er transformatorer, induksjonsmotorer, omformere, induksjonsovner, kraftig varme- og kraftverk. Blant enfase lavenergiapparater kan man merke seg elektroverktøy, glødelamper, husholdningsapparater, strømforsyninger.
Trefasekretsen er preget av en betydelig balanse i systemet. Metodene for å koble sammen fasene har fått strukturen "stjerne" og "trekant". Vanligvis er fasene til å generere elektriske maskiner koblet sammen med en "stjerne", og fasene til forbrukerne av en "stjerne" og en "trekant".
Gjeldende lover i elektriske kretsløp
I diagrammene indikeres strømmenes retning med piler. For å beregne, må du ta veibeskrivelse for spenninger, strømmer, EMF. Ved beregning i elektroteknikk brukes følgende grunnleggende lover:
- Ohms lov for en rett del av kretsen, som bestemmer forholdet mellom elektromotorisk kraft, spenningen til kilden med strømmen som strømmer i lederen og motstanden til selve lederen.
- For å finne alle strømmer og spenninger, bruk Kirchhoff-reglene, som fungerer mellom strømene og spenningene til noen del av den elektriske kretsen.
- Joule - Lenz-loven kvantifiserer den termiske effekten av en elektrisk strøm.
I likestrømkretser indikerer virkningsretningen til elektromotorkraften fra et negativt potensial til et positivt. For retningen ta bevegelse av positive ladninger. I dette tilfellet er pilen rettet fra et større potensiale til et mindre. Spenningen rettes alltid i samme retning som strømmen.
I sinusformede kretsløp indikeres EMF, spenning og strøm ved bruk av en halv syklus av strøm, mens den ikke endrer retning. For å understreke potensialforskjellen er de indikert med skiltene “+” og “-”.
Hvordan beregnes elektrisk krets?
Beregningsveien er delt inn i mange metoder som brukes i praksis:
- en metode basert på Ohms lov og Kirchhoffs regler;
- en metode for å bestemme loopstrømmer;
- mottak av ekvivalente transformasjoner;
- metodikk for måling av motstanden til beskyttende ledere;
- beregning av nodepotensialer;
- identisk generatormetode og andre.
Grunnlaget for å beregne en enkel elektrisk krets i henhold til Ohms lov er å bestemme strømstyrken i en egen seksjon med en kjent motstand for ledere og en gitt spenning.
Avhengig av problemet er motstandene til motstandene R1, R2, R3, R4, R5, R6 koblet til kretsen kjent (uten å ta hensyn til ammeterets motstand). Det er nødvendig å beregne strømstyrken J1, J2 ... J6.
Det er tre påfølgende seksjoner i diagrammet. Dessuten har andre og tredje grener. Motstandene til disse seksjonene er betegnet som R1, R ', R ”. Da er den totale motstanden lik summen av motstandene:
R = R1 + R '+ R ”hvor
R ' - total motstand for parallellkoblede motstander R2, R3, R4.
R ” - total motstand av motstander R5 og R6.
Ved å bruke loven om parallell forbindelse beregner vi motstanden R 'og R ”.
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R ”= 1 / R5 + 1 / R6
Bestem styrken til strømmen i en uforgrenet krets, kjenner den totale motstanden ved en gitt spenning ved å bruke følgende formel:
I = U / R, deretter I = I1
For å beregne strømstyrken i individuelle grener, må du bestemme spenningen på seksjoner av sekvensielle kretsløp i henhold til Ohms lov:
U1 = IR1; U2 = IR '; U3 = IR ”;
Når du kjenner spenningen til spesifikke seksjoner, er det mulig å beregne strømstyrken på individuelle grener:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Noen ganger er det nødvendig å finne ut motstanden til seksjoner ved hjelp av kjente parametere for spenning, strømstyrke, motstand for andre seksjoner, eller foreta en beregning av spenning ut fra tilgjengelig motstand og strømdata.
Hoveddelen av metodene er rettet mot å forenkle beregningene. Dette oppnås ved å tilpasse ligningssystemer, eller selve ordningen. Beregningen av elektriske kretser utføres på forskjellige måter, avhengig av klassen på deres kompleksitet.
