Atunci când amenajați un apartament sau o casă nouă, actualizați sau reparați carcasa, trebuie să vă ocupați de elemente destinate fluxului de curent electric. Este important să știți ce este un circuit electric, din ce constă, de ce este nevoie de un circuit și din ce calcule trebuie efectuate.
Ce sunt circuitele electrice?
Un circuit electric este un complex de diverse elemente interconectate. Este proiectat pentru curgerea curentului electric, unde apar tranzitorii. Mișcarea electronilor este asigurată de prezența unei diferențe de potențial și poate fi descrisă folosind termeni precum tensiune și curent.
Circuitul intern este asigurat prin conectarea tensiunii ca sursă de alimentare. Elementele rămase formează o rețea externă. Pentru circulația încărcărilor în sursa de energie pe teren, este necesară o forță externă. Poate fi o înfășurare a unui generator, transformator sau sursă galvanică.
Pentru ca un astfel de sistem să funcționeze corect, circuitul său trebuie închis, altfel curentul nu va curge. Aceasta este o condiție necesară pentru funcționarea coordonată a tuturor dispozitivelor. Nu orice circuit poate fi un circuit electric. De exemplu, liniile de împământare sau de protecție nu sunt astfel, deoarece în modul normal nu circulă curent prin ele. Pot fi numite electrice după principiul acțiunii. În caz de urgență, curentul curge prin ele, iar circuitul se închide, lăsând pământul.
În funcție de sursa de alimentare, tensiunea din circuit poate fi constantă sau variabilă. Bateria elementelor dă o tensiune constantă, iar înfășurările generatoarelor sau transformatoarelor dau o tensiune alternativă.
Componentele principale
Toate componentele din circuit sunt implicate într-un singur proces electromagnetic. Ele sunt împărțite condiționat în trei grupuri.
- Sursele primare de energie electrică și semnale pot converti energia non-electromagnetică în energie electrică. De exemplu, o celulă galvanică, o baterie, un generator electromecanic.
- Tipul secundar, atât la intrare cât și la ieșire, are energie electrică. Se modifică doar parametrii săi - tensiune și curent, forma, mărimea și frecvența lor. Exemple includ redresoare, invertoare, transformatoare.
- Consumatorii de energie activă transformă curentul electric în iluminat sau căldură. Este vorba despre dispozitive electrotermice, lămpi, rezistențe, motoare electrice.
- Componentele auxiliare includ dispozitive de comutare, instrumente de măsurare, elemente de conectare și un fir.
Baza rețelei electrice este circuitul. Acesta este un desen grafic care conține imagini condiționale și desemnări ale elementelor și conexiunea acestora. Acestea sunt efectuate conform GOST 2.721-74 - 2.758-81
Cea mai simplă diagramă de circuit include o celulă galvanică. Prin intermediul unor fire, o lampă incandescentă este conectată la ea printr-un întrerupător. Pentru a măsura curentul și tensiunea, în el sunt incluse un voltmetru și un ampermetru.
Clasificarea circuitului
Circuitele electrice sunt clasificate în funcție de tipul de complexitate: simple (neîncheiate) și complexe (ramificate). Există o diviziune în circuite de curent continuu și de curent alternativ, precum și sinusoidale și non-sinusoidale. Pe baza naturii elementelor, acestea sunt liniare și neliniare. Liniile de curent alternativ pot fi monofazate și trifazate.
Ramificat și neegalat
În toate elementele unui circuit neînlocuit, același curent curge.Cea mai simplă linie ramificată include trei ramuri și două noduri. Fiecare ramură are propriul său curent. O ramură este definită ca o secțiune a unui lanț care este format din elemente conectate în serie închise între două noduri. Un nod este punctul în care converg cele trei ramuri.
Dacă există un punct pe diagrama de la intersecția a două linii, există o conexiune electrică a două linii în acest punct. Dacă nodul nu este marcat, lanțul este de neregulat.
Liniar și neliniar
Un circuit electric în care consumatorii sunt independenți de valoarea tensiunii și direcția curentului și toate componentele sunt liniare, se numește liniar. Elementele unui astfel de circuit includ surse dependente și independente de curenți și tensiuni. În linie, rezistența unui element nu depinde de curent, de exemplu, un cuptor electric.
În elementele neliniare, pasive depind de valorile direcției curenților și a tensiunii, au cel puțin un element neliniar. De exemplu, rezistența unei lămpi incandescente depinde de supratensiunile de tensiune și amperaj.
Desemnarea elementelor din diagramă
Înainte de a continua instalarea echipamentelor, este necesar să se studieze documentele de însoțire. Schema vă permite să transmiteți utilizatorului caracteristicile complete ale produsului folosind denumiri alfabetice și grafice înscrise într-un registru unic de documentație de proiectare.
Documente suplimentare sunt atașate desenului. Lista lor poate fi indicată în ordine alfabetică cu sortarea digitală pe desenul propriu-zis sau ca o foaie separată. Clasificați zece tipuri de circuite, în inginerie electrică folosiți de obicei trei circuite principale.
- Funcțional are detalii minime. Principalele funcții ale nodurilor sunt reprezentate de un dreptunghi cu denumiri de litere.
- Schema circuitului prezintă în detaliu designul elementelor utilizate, precum și conexiunile și contactele acestora. Parametrii necesari pot fi afișați direct pe diagrama sau într-un document separat. Dacă este indicată doar o parte a instalației, aceasta este o diagramă cu o singură linie, când toate elementele sunt indicate - completate.
- În diagrama de cablare folosiți denumirile de poziție ale elementelor, locația lor, metoda de instalare și ordinea.
Pentru a citi diagramele de cablare, trebuie să cunoașteți simbolurile grafice. Firurile care conectează elementele sunt reprezentate de linii. O linie solidă este un termen generic pentru cablare. Deasupra acestuia pot fi indicate date despre metoda de așezare, material, tensiune, curent. Pentru un circuit cu o singură linie, un grup de conductori este reprezentat de o linie punctată. La început și la sfârșit indicați marcajul sârmei și locul conexiunii sale.
Crestăturile verticale de pe linia de cablu indică numărul de conductoare. Dacă există mai mult de trei, efectuați o denumire digitală. Linia punctată indică circuite de control, rețea de securitate, evacuare, iluminare de urgență.
Comutatorul din diagramă arată ca un cerc cu o înclinare spre dreapta. Tipul și numărul de liniuțe determină parametrii dispozitivului.
Pe lângă desenele principale, există circuite echivalente.
Circuite electrice trifazate
Dintre circuitele electrice, atât sistemele monofazate cât și cele multifazice sunt comune. Fiecare parte a unui circuit multifazic este caracterizată de aceeași valoare curentă și se numește fază. Ingineria electrică distinge două concepte ale acestui termen. Prima este componenta directă a unui sistem trifazat. A doua este o valoare care variază sinusoidal.
Un circuit trifazic este unul dintre sistemele AC cu mai multe faze, unde acționează EMF-uri sinusoidale (forțe electromotoare) din aceeași frecvență, care sunt deplasate în timp unele față de altele de un anumit unghi de fază. Este format din înfășurările unui generator trifazat, a trei receptoare de putere și a firelor de conectare.
Astfel de circuite servesc pentru a asigura generarea de energie electrică, pentru transmiterea, distribuirea și are următoarele avantaje:
- rentabilitatea generarii și transportului de energie electrică în comparație cu un sistem monofazat;
- generarea simplă a câmpului magnetic, care este necesară pentru funcționarea unui motor electric asincron trifazat;
- același grup generator oferă două tensiuni operaționale - liniare și faze.
Sistemul trifazic este avantajos atunci când transmite electricitate pe distanțe lungi. În plus, consumul de material este mult mai mic decât monofazat. Principalii consumatori sunt transformatoare, motoare cu inducție, convertoare, cuptoare cu inducție, centrale puternice de încălzire și energie electrică. Printre dispozitivele monofazate cu consum redus de energie, se pot remarca scule electrice, lămpi incandescente, aparate de uz casnic, surse de alimentare.
Circuitul trifazat se caracterizează printr-un echilibru semnificativ al sistemului. Metodele de conectare a fazelor au primit structura „stelei” și „triunghiului”. De obicei, fazele de generare a mașinilor electrice sunt conectate de o „stea”, iar fazele consumatorilor de o „stea” și un „triunghi”.
Legile în vigoare în circuitele electrice
În diagrame, direcția curenților este indicată prin săgeți. Pentru a calcula, trebuie să luați indicații pentru tensiuni, curenți, EMF. Când se calculează în inginerie electrică, se folosesc următoarele legi de bază:
- Legea lui Ohm pentru o secțiune dreaptă a circuitului, care determină relația dintre forța electromotivă, tensiunea sursei cu curentul care curge în conductor și rezistența conductorului în sine.
- Pentru a găsi toți curenții și tensiunile, utilizați regulile Kirchhoff, care funcționează între curenții și tensiunile din orice parte a circuitului electric.
- Legea Joule - Lenz cuantifică efectul termic al unui curent electric.
În circuitele cu curent continuu, direcția de acțiune a forței electromotive indică de la un potențial negativ la unul pozitiv. Pentru direcție, luați mișcarea sarcinilor pozitive. În acest caz, săgeata este direcționată de la potențialul mai mare către cel mai mic. Tensiunea este întotdeauna direcționată în aceeași direcție cu curentul.
În circuitele EMF sinusoidale, tensiunea și curentul sunt indicate folosind un semiciclu de curent, în timp ce nu își schimbă direcția. Pentru a evidenția diferența de potențial, acestea sunt indicate prin semnele „+” și „-”.
Cum se calculează circuitul electric?
Calea de calcul este împărțită în multe metode care sunt utilizate în practică:
- o metodă bazată pe legea lui Ohm și regulile lui Kirchhoff;
- o metodă pentru determinarea curenților de buclă;
- primirea transformărilor echivalente;
- metodologia de măsurare a rezistenței conductoarelor de protecție;
- calculul potențialelor nodale;
- metoda generatorului identică și altele.
Baza pentru calcularea unui circuit electric simplu conform legii lui Ohm este determinarea puterii de curent într-o secțiune separată cu o rezistență cunoscută a conductoarelor și o tensiune dată.
Prin condiția problemei, sunt cunoscute rezistențele rezistențelor R1, R2, R3, R4, R5, R6 conectate la circuit (fără a ține cont de rezistența amperometrului). Este necesar să se calculeze puterea curentă J1, J2 ... J6.
Există trei secțiuni consecutive în diagramă. Mai mult, a doua și a treia au ramuri. Rezistențele acestor secțiuni sunt notate ca R1, R ', R'. Atunci rezistența totală este egală cu suma rezistențelor:
R = R1 + R "+ R"Unde
R ” - rezistența totală a rezistențelor paralele conectate R2, R3, R4.
R ” - rezistența totală a rezistențelor R5 și R6.
Folosind legea conexiunii paralele, calculăm rezistența R ”și R”.
1 / R "= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R "= 1 / R5 + 1 / R6
Pentru a determina rezistența curentului într-un circuit neregulat, cunoscând rezistența totală la o tensiune dată, puteți utiliza următoarea formulă:
I = U / R, apoi I = I1
Pentru a calcula puterea curentă în ramuri individuale, trebuie să determinați tensiunea pe secțiuni ale circuitelor secvențiale conform legii lui Ohm:
U1 = IR1; U2 = IR ”; U3 = IR ”;
Cunoscând tensiunea secțiunilor specifice, este posibil să se calculeze puterea curentă pe ramuri individuale:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Uneori este necesar să aflăm rezistența secțiunilor prin parametrii cunoscuți de tensiune, puterea curentului, rezistența altor secțiuni sau să facem un calcul al tensiunii din rezistența disponibilă și datele curente.
Partea principală a metodelor vizează simplificarea calculelor. Acest lucru se realizează prin adaptarea sistemelor de ecuații sau a schemei în sine. Calculul circuitelor electrice se realizează în diverse moduri, în funcție de clasa complexității acestora.
