När man arrangerar en ny lägenhet eller hus, uppdaterar eller reparerar bostäder måste man hantera element avsedda för flödet av elektrisk ström. Det är viktigt att veta vad en elektrisk krets är, vad den består av, varför en krets behövs och vilka beräkningar som måste utföras.
Vad är elektriska kretsar?
En elektrisk krets är ett komplex av olika element sammankopplade. Den är konstruerad för flödet av elektrisk ström, där transienter uppstår. Rörelserna hos elektroner tillhandahålls genom närvaron av en potentialskillnad och kan beskrivas med hjälp av termer som spänning och ström.
Den interna kretsen tillhandahålls genom att ansluta spänning som en kraftkälla. De återstående elementen utgör ett externt nätverk. För rörelse av laddningar i fältets kraftkälla krävs en extern kraft. Det kan vara en lindning av en generator, transformator eller galvanisk källa.
För att ett sådant system ska fungera korrekt måste dess krets stängas, annars strömmar inte strömmen. Detta är en förutsättning för att alla enheter ska kunna samordnas. Inte varje krets kan vara en elektrisk krets. Till exempel är jordnings- eller skyddslinjer inte sådana, eftersom i normalt läge ingen ström flyter genom dem. De kan kallas elektriska enligt handlingsprincipen. I en nödsituation flyter ström genom dem och kretsen stängs och lämnar marken.
Beroende på strömkällan kan spänningen i kretsen vara konstant eller variabel. Elementets batteri ger konstant spänning, och lindningarna av generatorer eller transformatorer ger växelspänning.
Huvudkomponenter
Alla komponenter i kretsen är involverade i en elektromagnetisk process. De är villkorat uppdelade i tre grupper.
- Primära källor till elektrisk energi och signaler kan omvandla icke-elektromagnetisk energi till elektrisk energi. Till exempel en galvanisk cell, ett batteri, en elektromekanisk generator.
- Den sekundära typen, både vid ingången och vid utgången, har elektrisk energi. Endast dess parametrar förändras - spänning och ström, deras form, storlek och frekvens. Exempel inkluderar likriktare, växelriktare, transformatorer.
- Konsumenter av aktiv energi omvandlar elektrisk ström till belysning eller värme. Dessa är elektrotermiska enheter, lampor, motstånd, elmotorer.
- Hjälpkomponenter inkluderar omkopplingsanordningar, mätinstrument, kopplingselement och en tråd.
Grunden för det elektriska nätverket är kretsen. Detta är en grafisk ritning som innehåller villkorade bilder och beteckningar av element och deras anslutning. De utförs enligt GOST 2.721-74 - 2.758-81
Det enklaste kretsschemat inkluderar en galvanisk cell. Med hjälp av ledningar är en glödlampa ansluten till den genom en omkopplare. För att mäta ström och spänning ingår en voltmeter och en ammeter.
Kretsklassificering
Elektriska kretsar klassificeras efter typ av komplexitet: enkla (ogrenade) och komplexa (grenade). Det finns en uppdelning i likströms- och växelströmskretsar, liksom sinusformade och icke-sinusformade. Baserat på elementens natur är de linjära och icke-linjära. AC-ledningar kan vara enfasiga och trefasiga.
Förgrenad och ogrenad
I alla element i en grenad krets flyter samma ström.Den enklaste grenade linjen innehåller tre grenar och två noder. Varje gren har sin egen ström. En gren definieras som en del av en kedja som bildas av seriekopplade element inneslutna mellan två noder. En nod är den punkt där de tre grenarna konvergerar.
Om det finns en prick på diagrammet i skärningspunkten mellan två linjer, finns det en elektrisk anslutning av två linjer vid denna punkt. Om noden inte är markerad är kedjan grenad.
Linjär och olinjär
En elektrisk krets där konsumenterna är oberoende av spänningsvärdet och strömriktningen, och alla komponenter är linjära, kallas linjär. Element i en sådan krets inkluderar beroende och oberoende källor för strömmar och spänningar. På linjärt sätt beror inte ett element på strömmen, till exempel en elektrisk ugn.
I icke-linjära beror passiva element på värdena i strömningsriktningen och spänningen, har minst ett icke-linjärt element. Till exempel beror motståndet hos en glödlampa på spänningsspänningar och strömstyrka.
Beteckningar av element i diagrammet
Innan du fortsätter med installationen av utrustning, är det nödvändigt att studera tillhörande dokument. Schemat ger dig möjlighet att förmedla användaren hela produktens egenskaper med hjälp av alfabetiska och grafiska beteckningar som är angivna i ett enda register över designdokumentation.
Ytterligare dokument bifogas ritningen. Deras lista kan anges i alfabetisk ordning med digital sortering på själva ritningen, eller som ett separat ark. Klassificera tio typer av kretsar, i elektroteknik brukar man använda tre huvudkretsar.
- Funktionell har minimal detalj. Huvudfunktionerna för noderna representeras av en rektangel med bokstavsbeteckningar.
- Kretsschemat i detalj visar designen för de använda elementen, liksom deras anslutningar och kontakter. De nödvändiga parametrarna kan visas direkt på diagrammet eller i ett separat dokument. Om bara en del av installationen indikeras, är detta ett enlinjeschema, när alla element är indikerade - komplett.
- I kopplingsschemat använder du positionsbeteckningarna för elementen, deras placering, installationsmetod och ordning.
För att läsa kopplingsschema måste du känna till de grafiska symbolerna. Ledningarna som förbinder elementen representeras av linjer. En solid linje är en generisk term för ledningar. Ovan kan det anges data om läggningsmetod, material, spänning, ström. För en enkellinjekrets representeras en grupp ledare av en streckad linje. I början och i slutet ange märkning av tråden och platsen för dess anslutning.
Vertikala skåror på ledningen anger antalet ledare. Om det finns fler än tre, utför en digital beteckning. Den streckade linjen indikerar styrkretsar, ett nätverk av säkerhet, evakuering, nödbelysning.
Strömställaren i diagrammet ser ut som en cirkel med en lutning till höger. Typ och antal streck bestämmer enhetens parametrar.
Förutom huvudritningarna finns likvärdiga kretsar.
Trefas elektriska kretsar
Bland elektriska kretsar är både enfas- och flerfassystem vanliga. Varje del av en flerfasskrets kännetecknas av samma strömvärde och kallas en fas. Elektroteknik skiljer mellan två begrepp i denna term. Den första är den direkta komponenten i ett trefassystem. Den andra är ett värde som varierar sinusformat.
En trefas krets är ett av flerfas AC-system, där sinusformade EMF: er (elektromotoriska krafter) med samma frekvens verkar, som förskjuts i tid relativt varandra med en viss fasvinkel. Det bildas av lindningarna av en trefasgenerator, tre kraftmottagare och anslutande ledningar.
Sådana kretsar tjänar till att säkerställa alstring av elektrisk energi för överföring, distribution och har följande fördelar:
- lönsamhet för elproduktion och transport i jämförelse med ett enfassystem;
- enkel magnetfältgenerering, som är nödvändig för driften av en trefas asynkron elektrisk motor;
- samma generatoruppsättning ger ut två driftsspänningar - linjär och fas.
Trefassystemet är fördelaktigt vid överföring av el över långa avstånd. Dessutom är materialförbrukningen mycket lägre än enfas. De viktigaste konsumenterna är transformatorer, induktionsmotorer, omvandlare, induktionsugnar, kraftfull uppvärmning och kraftverk. Bland enfas lågeffektanordningar kan man notera elverktyg, glödlampor, hushållsapparater, strömförsörjning.
Trefas kretsen kännetecknas av en betydande balans i systemet. Metoderna för att ansluta faserna har fått strukturen "stjärna" och "triangel". Vanligtvis är faserna för att generera elektriska maskiner anslutna med en "stjärna", och faserna för konsumenterna av en "stjärna" och en "triangel".
Gällande lagar i elektriska kretsar
I diagrammen indikeras strömmarnas riktning med pilar. För att beräkna måste du ta vägbeskrivningar för spänningar, strömmar, EMF. Vid beräkningar inom elektroteknik används följande grundlagar:
- Ohms lag för en rak sektion av kretsen, som bestämmer förhållandet mellan elektromotorkraften, källans spänning med strömmen som strömmar i ledaren och motståndet för själva ledaren.
- För att hitta alla strömmar och spänningar, använd Kirchhoff-reglerna, som fungerar mellan strömmarna och spänningarna i någon del av den elektriska kretsen.
- Joule - Lenz-lagen kvantifierar den termiska effekten av en elektrisk ström.
I likströmskretsar indikerar den elektromotoriska krafterns verkan från en negativ potential till en positiv. För riktningen ta rörelsen av positiva laddningar. I detta fall riktas pilen från en större potential till en mindre. Spänningen riktas alltid i samma riktning som strömmen.
I sinusformade EMF-kretsar indikeras spänning och ström med hjälp av en halvcykel av ström, medan den inte ändrar sin riktning. För att betona potentialskillnaden indikeras de med tecknen "+" och "-".
Hur beräknas den elektriska kretsen?
Beräkningsvägen är uppdelad i många metoder som används i praktiken:
- en metod baserad på Ohms lag och reglerna från Kirchhoff;
- en metod för att bestämma slingströmmar;
- mottagning av ekvivalenta transformationer;
- metod för att mäta skyddsledarnas motstånd;
- beräkning av nodpotentialer;
- identisk generatormetod och andra.
Grunden för att beräkna en enkel elektrisk krets enligt Ohms lag är bestämningen av strömstyrkan i en separat sektion med ett känt motstånd hos ledarna och en given spänning.
Av problemets tillstånd är motstånden på motstånden R1, R2, R3, R4, R5, R6 anslutna till kretsen kända (utan att ta hänsyn till ammeterens motstånd). Det är nödvändigt att beräkna strömstyrkan J1, J2 ... J6.
Det finns tre på varandra följande avsnitt i diagrammet. Dessutom har den andra och den tredje filialen. Motstånden för dessa sektioner är betecknade R1, R ', R ”. Då är det totala motståndet lika med summan av motstånden:
R = R1 + R '+ R ”var
R ' - total motstånd för parallella anslutna motstånd R2, R3, R4.
R ” - total motstånd hos motstånd R5 och R6.
Med hjälp av lagen om parallellanslutning beräknar vi resistansen R 'och R ”.
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R ”= 1 / R5 + 1 / R6
Bestäm styrkan hos strömmen i en ogrenad krets, känn det totala motståndet vid en given spänning, med hjälp av följande formel:
I = U / R, sedan I = I1
För att beräkna strömstyrkan i enskilda grenar måste du bestämma spänningen på sektionerna i sekvenskretsar enligt Ohms lag:
U1 = IR1; U2 = IR '; U3 = IR ”;
Genom att känna till spänningen för specifika sektioner kan du beräkna strömstyrkan på enskilda grenar:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Ibland är det nödvändigt att ta reda på motståndet hos sektioner med kända parametrar för spänning, strömstyrka, motstånd för andra sektioner eller göra en beräkning av spänning från tillgängligt motstånd och strömdata.
Huvuddelen av metoderna syftar till att förenkla beräkningarna. Detta uppnås genom att anpassa ekvationssystem eller själva schemat. Beräkningen av elektriska kretsar utförs på olika sätt beroende på klassens komplexitet.
