Yeni bir daire veya ev düzenlerken, konutu güncellerken veya onarırken, elektrik akımı akışı için tasarlanmış elemanlarla uğraşmak gerekir. Bir elektrik devresinin ne olduğunu, neden oluştuğunu, bir devrenin neden gerekli olduğunu ve hangi hesaplamaların yapılması gerektiğini bilmek önemlidir.
Elektrik devreleri nedir?
Bir elektrik devresi birbirine bağlı çeşitli elemanların kompleksidir. Geçici akımların meydana geldiği elektrik akımı akışı için tasarlanmıştır. Elektronların hareketi, potansiyel bir farkın varlığıyla sağlanır ve voltaj ve akım gibi terimler kullanılarak açıklanabilir.
Dahili devre, voltajı bir güç kaynağı olarak bağlayarak sağlanır. Kalan elemanlar harici bir ağ oluşturur. Saha güç kaynağındaki yüklerin hareketi için harici bir kuvvet gereklidir. Jeneratör, transformatör veya galvanik kaynağın sarılması olabilir.
Böyle bir sistemin düzgün çalışması için devresi kapalı olmalıdır, aksi takdirde akım akmaz. Bu, tüm cihazların koordineli çalışması için bir ön koşuldur. Her devre bir elektrik devresi olamaz. Örneğin, topraklama veya koruma hatları böyle değildir, çünkü normal modda içinden akım geçmez. Eylem prensibine göre elektrik olarak adlandırılabilirler. Acil bir durumda, akım bunlardan akar ve devre kapanır ve topraktan ayrılır.
Güç kaynağına bağlı olarak, devredeki voltaj sabit veya değişken olabilir. Elemanların pili sabit bir voltaj verir ve jeneratörlerin veya transformatörlerin sargıları alternatif bir voltaj verir.
Ana bileşenler
Devredeki tüm bileşenler bir elektromanyetik sürece dahil olur. Şartlı olarak üç gruba ayrılırlar.
- Birincil elektrik enerjisi ve sinyal kaynakları elektromanyetik olmayan enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilir. Örneğin, bir galvanik hücre, bir pil, bir elektromekanik jeneratör.
- Hem girişte hem de çıkışta ikincil tip elektrik enerjisine sahiptir. Sadece parametreleri değişir - voltaj ve akım, şekilleri, büyüklüğü ve frekansı. Örnekler doğrultucular, eviriciler, transformatörleri içerir.
- Aktif enerji tüketicileri elektrik akımını aydınlatma veya ısıya dönüştürür. Bunlar elektrotermal cihazlar, lambalar, dirençler, elektrik motorlarıdır.
- Yardımcı bileşenler arasında anahtarlama cihazları, ölçüm cihazları, bağlantı elemanları ve bir tel bulunur.
Elektrik şebekesinin temeli devredir. Bu, koşullu görüntüleri ve elemanların isimlerini ve bağlantılarını içeren bir grafik çizimidir. GOST 2.721-74 - 2.758-81'e göre yapılırlar.
En basit devre şeması bir galvanik hücre içerir. Teller vasıtasıyla, bir akkor lamba bir anahtar aracılığıyla bağlanır. Akımı ve voltajı ölçmek için içine bir voltmetre ve bir ampermetre dahil edilmiştir.
Devre sınıflandırması
Elektrik devreleri karmaşıklık türüne göre sınıflandırılır: basit (dallanmamış) ve karmaşık (dallı). DC ve AC devrelerine, sinüzoidal ve sinüzoidal olmayanlara bir bölünme vardır. Elementlerin doğasına bağlı olarak, doğrusal ve doğrusal değildirler. AC hatları tek fazlı ve üç fazlı olabilir.
Dallı ve dalsız
Dalsız bir devrenin tüm elemanlarında aynı akım akar.En basit dallı çizgi üç dal ve iki düğüm içerir. Her dalın kendi akımı vardır. Dal, iki düğüm arasında çevrili seri bağlı elemanlardan oluşan bir zincirin bir bölümü olarak tanımlanır. Düğüm, üç dalın birleştiği noktadır.
Diyagram üzerinde iki çizginin kesiştiği yerde bir nokta varsa, bu noktada iki çizginin elektriksel bağlantısı vardır. Düğüm işaretlenmezse, zincir dallanmamıştır.
Doğrusal ve doğrusal olmayan
Tüketicilerin voltaj değeri ve akım yönünden bağımsız olduğu ve tüm bileşenlerin doğrusal olduğu bir elektrik devresine doğrusal denir. Böyle bir devrenin elemanları, bağımlı ve bağımsız akım ve voltaj kaynaklarını içerir. Doğrusal olarak, bir elemanın direnci akıma, örneğin bir elektrikli fırına bağlı değildir.
Doğrusal olmayanda, pasif elemanlar akım ve voltaj yönünün değerlerine bağlıdır, en az bir doğrusal olmayan eleman içerir. Örneğin, akkor lambanın direnci voltaj dalgalanmalarına ve ampere bağlıdır.
Diyagramdaki elemanların tanımları
Ekipmanın kurulumuna devam etmeden önce, beraberindeki yasal belgeleri incelemek gerekir. Şema, kullanıcıya, tasarım belgelerinin tek bir kaydına girilen alfabetik ve grafik tanımlamaları kullanarak ürünün tüm özelliklerini aktarmanızı sağlar.
Çizime ek belgeler eklenmiştir. Listeleri, çizimin kendisinde dijital sıralama ile alfabetik sırayla veya ayrı bir sayfa olarak belirtilebilir. On tür devreyi sınıflandırın, elektrik mühendisliğinde genellikle üç ana devre kullanın.
- Fonksiyonel çok az ayrıntıya sahiptir. Düğümlerin ana işlevleri, harf atamalarına sahip bir dikdörtgenle temsil edilir.
- Devre şeması detaylı olarak kullanılan elemanların tasarımını, bunların bağlantılarını ve kontaklarını gösterir. Gerekli parametreler doğrudan diyagramda veya ayrı bir belgede görüntülenebilir. Kurulumun sadece bir kısmı belirtilmişse, bu, tüm elemanlar belirtildiğinde tek bir diyagramdır - tamamlandı.
- Bağlantı şemasında, elemanların konumsal tanımlarını, konumlarını, kurulum yöntemini ve sırasını kullanın.
Bağlantı şemalarını okumak için grafik sembollerini bilmeniz gerekir. Elemanları bağlayan teller çizgilerle temsil edilir. Düz çizgi, kablolama için genel bir terimdir. Yukarıda döşeme yöntemi, malzeme, voltaj, akım ile ilgili veriler gösterilebilir. Tek hatlı bir devre için, bir grup iletken kesikli bir çizgi ile temsil edilir. Başlangıçta ve sonunda telin işaretini ve bağlantı yerini gösterir.
Kablo hattındaki dikey çentikler iletken sayısını gösterir. Üçten fazla varsa, dijital bir tanımlama yapın. Kesik çizgi kontrol devrelerini, bir güvenlik ağını, tahliyeyi, acil durum aydınlatmasını gösterir.
Diyagramdaki anahtar sağa eğimli bir daireye benziyor. Çizgi türü ve sayısı cihazın parametrelerini belirler.
Ana çizimlere ek olarak, eşdeğer devreler vardır.
Üç fazlı elektrik devreleri
Elektrik devreleri arasında hem tek fazlı hem de çok fazlı sistemler yaygındır. Çok fazlı bir devrenin her bir kısmı aynı akım değeri ile karakterize edilir ve bir faz olarak adlandırılır. Elektrik mühendisliği bu terimin iki kavramı arasında ayrım yapar. Birincisi, üç fazlı bir sistemin doğrudan bileşenidir. İkincisi sinüzoidal olarak değişen bir değerdir.
Üç fazlı devre, aynı frekanstaki sinüzoidal EMF'lerin (elektromotor kuvvetler) belirli bir faz açısıyla birbirlerine göre zaman içinde değiştiği çok fazlı AC sistemlerinden biridir. Üç fazlı bir jeneratörün, üç güç alıcısının ve bağlantı tellerinin sargılarından oluşur.
Bu devreler, iletimi, dağıtımı için elektrik enerjisi üretimini sağlamaya yarar ve aşağıdaki avantajlara sahiptir:
- tek fazlı bir sistemle karşılaştırıldığında elektrik üretimi ve ulaşımının karlılığı;
- üç fazlı asenkron elektrik motorunun çalışması için gerekli olan basit manyetik alan üretimi;
- Aynı jeneratör seti iki çalışma gerilimi verir - doğrusal ve faz.
Üç fazlı sistem uzun mesafelerde elektrik iletirken avantajlıdır. Ek olarak, malzeme tüketimi tek fazdan çok daha düşüktür. Ana tüketiciler transformatörler, endüksiyon motorları, dönüştürücüler, indüksiyon fırınları, güçlü ısıtma ve enerji santralleridir. Tek fazlı düşük güçlü cihazlar arasında elektrikli aletler, akkor lambalar, ev aletleri, güç kaynakları not edilebilir.
Üç fazlı devre, sistemin önemli bir dengesi ile karakterizedir. Fazları bağlama yöntemleri "yıldız" ve "üçgen" yapısını almıştır. Genellikle, elektrik makineleri üretmenin aşamaları bir “yıldız” ile tüketicilerin aşamaları “yıldız” ve “üçgen” ile bağlanır.
Elektrik devrelerinde yürürlükte olan yasalar
Diyagramlarda, akımların yönü oklarla gösterilir. Hesaplamak için voltajlar, akımlar, EMF için yön almanız gerekir. Elektrik mühendisliğinde hesaplama yaparken, aşağıdaki temel yasalar kullanılır:
- Elektromotor kuvvet, kaynağın iletkende akan akım ile gerilimi ve iletkenin kendisinin direnci arasındaki ilişkiyi belirleyen, devrenin düz bir kesimi için Ohm yasası.
- Tüm akımları ve voltajları bulmak için, elektrik devresinin herhangi bir kısmının akımları ve voltajları arasında çalışan Kirchhoff kurallarını kullanın.
- Joule - Lenz yasası, bir elektrik akımının termal etkisini ölçmektedir.
DC devrelerde, elektromotor kuvvetin hareket yönü, negatif bir potansiyelden pozitif bir potansiyele işaret eder. Yön için pozitif yüklerin hareketini alın. Bu durumda, ok daha büyük bir potansiyelden daha küçük bir potansiyele yönlendirilir. Voltaj her zaman akımla aynı yönde yönlendirilir.
Sinüzoidal devrelerde, EMF, voltaj ve akım, yönünü değiştirmezken, yarım akım akımı kullanılarak gösterilir. Potansiyel farkı vurgulamak için “+” ve “-” işaretleri ile belirtilirler.
Elektrik devresi nasıl hesaplanır?
Hesaplama yolu pratikte kullanılan birçok yönteme ayrılmıştır:
- Ohm yasasına ve Kirchhoff kurallarına dayanan bir yöntem;
- döngü akımlarını belirlemek için bir yöntem;
- eşdeğer dönüşümlerin alınması;
- koruyucu iletkenlerin direncini ölçme yöntemi;
- düğüm potansiyellerinin hesaplanması;
- özdeş jeneratör yöntemi ve diğerleri.
Ohm yasasına göre basit bir elektrik devresini hesaplamanın temeli, iletkenlerin bilinen bir direnci ve belirli bir voltaj ile ayrı bir bölümde akım gücünün belirlenmesidir.
Sorunun koşulu ile, devreye bağlı R1, R2, R3, R4, R5, R6 dirençlerinin dirençleri bilinmektedir (ampermetrenin direnci dikkate alınmadan). Mevcut gücü J1, J2 ... J6 hesaplamak gerekir.
Diyagramda üç ardışık bölüm vardır. Dahası, ikinci ve üçüncü şubeler var. Bu bölümlerin dirençleri R1, R ', R ”olarak belirtilmiştir. Daha sonra toplam direnç, dirençlerin toplamına eşittir:
R = R1 + R ’+ R”nerede
R ’ - paralel bağlı dirençlerin toplam direnci R2, R3, R4.
R ” - dirençlerin toplam direnci R5 ve R6.
Paralel bağlantı yasasını kullanarak, direnci hesaplıyoruz R ’ve R”.
1 / R ’= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R ”= 1 / R5 + 1 / R6
Belirli bir voltajdaki toplam direnci bilerek, dallanmamış bir devrede akımın gücünü belirlemek için aşağıdaki formülü kullanabilirsiniz:
I = U / R, sonra I = I1
Bireysel dallardaki akım gücünü hesaplamak için, Ohm yasasına göre sıralı devrelerin bölümlerindeki voltajı belirlemeniz gerekir:
U1 = IR1; U2 = IR ’; U3 = IR ”;
Belirli bölümlerin voltajını bilerek, bireysel dallardaki akım gücünü hesaplamak mümkündür:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Bazen bölümlerin direncini bilinen voltaj, akım gücü, diğer bölümlerin direnci parametreleriyle bulmak veya mevcut direnç ve akım verilerinden voltajın bir hesaplamasını yapmak gerekir.
Yöntemlerin ana kısmı hesaplamaları basitleştirmeyi amaçlamaktadır. Bu, denklem sistemlerini veya şemanın kendisini uyarlayarak elde edilir. Elektrik devrelerinin hesaplanması, karmaşıklık sınıflarına bağlı olarak çeşitli şekillerde gerçekleştirilir.
