Khi sắp xếp một căn hộ hoặc nhà mới, cập nhật hoặc sửa chữa nhà ở, người ta phải đối phó với các yếu tố dành cho dòng điện. Điều quan trọng là phải biết một mạch điện là gì, nó bao gồm những gì, tại sao một mạch là cần thiết và những tính toán cần phải được thực hiện.
Mạch điện là gì?
Một mạch điện là một phức hợp của các yếu tố khác nhau được kết nối với nhau. Nó được thiết kế cho dòng điện, nơi xảy ra quá độ. Chuyển động của các điện tử được cung cấp bởi sự hiện diện của một sự khác biệt tiềm năng và có thể được mô tả bằng các thuật ngữ như điện áp và dòng điện.
Mạch bên trong được cung cấp bằng cách kết nối điện áp như một nguồn điện. Các yếu tố còn lại tạo thành một mạng bên ngoài. Đối với sự chuyển động của các điện tích trong nguồn điện trường, cần phải có một lực bên ngoài. Nó có thể là một cuộn dây của một máy phát điện, máy biến áp hoặc nguồn điện.
Để một hệ thống như vậy hoạt động chính xác, mạch của nó phải được đóng lại, nếu không dòng điện sẽ không chảy. Đây là điều kiện tiên quyết cho hoạt động phối hợp của tất cả các thiết bị. Không phải mọi mạch có thể là một mạch điện. Ví dụ, đường dây nối đất hoặc bảo vệ không phải như vậy, vì trong chế độ bình thường không có dòng điện chạy qua chúng. Chúng có thể được gọi là điện theo nguyên tắc hành động. Trong trường hợp khẩn cấp, dòng điện chạy qua chúng, và mạch điện đóng lại, rời khỏi mặt đất.
Tùy thuộc vào nguồn điện, điện áp trong mạch có thể không đổi hoặc thay đổi. Pin của các phần tử cung cấp một điện áp không đổi, và cuộn dây của máy phát hoặc máy biến áp cho một điện áp xoay chiều.
Các thành phần chính
Tất cả các thành phần trong mạch được tham gia vào một quá trình điện từ. Họ có điều kiện được chia thành ba nhóm.
- Các nguồn năng lượng điện và tín hiệu chính có thể chuyển đổi năng lượng không điện từ thành năng lượng điện. Ví dụ, một tế bào điện, pin, máy phát điện.
- Loại thứ cấp, cả ở đầu vào và đầu ra, đều có năng lượng điện. Chỉ các thông số của nó thay đổi - điện áp và dòng điện, hình dạng, cường độ và tần số của chúng. Ví dụ bao gồm chỉnh lưu, biến tần, biến áp.
- Người tiêu dùng năng lượng tích cực chuyển đổi dòng điện thành ánh sáng hoặc nhiệt. Đó là các thiết bị nhiệt điện, đèn, điện trở, động cơ điện.
- Các thành phần phụ trợ bao gồm các thiết bị chuyển mạch, dụng cụ đo lường, các yếu tố kết nối và dây.
Cơ sở của mạng điện là mạch điện. Đây là một bản vẽ đồ họa có chứa hình ảnh có điều kiện và chỉ định các yếu tố và kết nối của chúng. Chúng được thực hiện theo GOST 2.721-74 - 2.758-81
Sơ đồ mạch đơn giản nhất bao gồm một tế bào điện. Bằng dây, đèn sợi đốt được kết nối với nó thông qua một công tắc. Để đo dòng điện và điện áp, một vôn kế và ampe kế được bao gồm trong nó.
Phân loại mạch
Mạch điện được phân loại theo loại phức tạp: đơn giản (không phân nhánh) và phức tạp (phân nhánh). Có một sự phân chia thành các mạch DC và AC, cũng như hình sin và không hình sin. Dựa trên bản chất của các yếu tố, chúng là tuyến tính và phi tuyến tính. Dòng AC có thể là một pha và ba pha.
Phân nhánh và không phân nhánh
Trong tất cả các yếu tố của một mạch không phân nhánh, cùng một dòng chảy.Dòng phân nhánh đơn giản nhất bao gồm ba nhánh và hai nút. Mỗi chi nhánh có dòng điện riêng. Một nhánh được định nghĩa là một phần của chuỗi được hình thành bởi các phần tử được kết nối nối tiếp được bao quanh giữa hai nút. Một nút là điểm tại đó ba nhánh hội tụ.
Nếu có một dấu chấm trên sơ đồ tại giao điểm của hai đường, có một kết nối điện của hai đường tại điểm này. Nếu nút không được đánh dấu, chuỗi không được phép.
Tuyến tính và phi tuyến
Một mạch điện trong đó người tiêu dùng độc lập với giá trị điện áp và hướng dòng điện, và tất cả các thành phần là tuyến tính, được gọi là tuyến tính. Các yếu tố của mạch như vậy bao gồm các nguồn và điện áp phụ thuộc và độc lập. Trong tuyến tính, điện trở của một phần tử không phụ thuộc vào dòng điện, ví dụ, một lò điện.
Trong các phần tử phi tuyến tính, thụ động phụ thuộc vào các giá trị theo hướng của dòng điện và điện áp, có ít nhất một phần tử phi tuyến tính. Ví dụ, điện trở của đèn sợi đốt phụ thuộc vào điện áp và cường độ dòng điện.
Chỉ định các yếu tố trong sơ đồ
Trước khi tiến hành lắp đặt thiết bị, cần nghiên cứu các tài liệu đi kèm theo quy định. Lược đồ cho phép bạn truyền đạt cho người dùng các đặc điểm đầy đủ của sản phẩm bằng cách sử dụng các ký hiệu chữ cái và đồ họa được nhập trong một sổ đăng ký tài liệu thiết kế.
Tài liệu bổ sung được đính kèm vào bản vẽ. Danh sách của họ có thể được chỉ định theo thứ tự bảng chữ cái với sắp xếp kỹ thuật số trên bản vẽ hoặc dưới dạng một tờ riêng. Phân loại mười loại mạch, trong kỹ thuật điện thường sử dụng ba mạch chính.
- Chức năng có chi tiết tối thiểu. Các chức năng chính của các nút được thể hiện bằng một hình chữ nhật với các ký hiệu chữ cái.
- Sơ đồ mạch chi tiết hiển thị thiết kế của các yếu tố được sử dụng, cũng như các kết nối và liên hệ của chúng. Các thông số cần thiết có thể được hiển thị trực tiếp trên sơ đồ hoặc trong một tài liệu riêng biệt. Nếu chỉ một phần của cài đặt được chỉ định, thì đây là sơ đồ một dòng, khi tất cả các yếu tố được chỉ định - hoàn tất.
- Trong sơ đồ nối dây sử dụng các chỉ định vị trí của các phần tử, vị trí, phương thức cài đặt và thứ tự của chúng.
Để đọc sơ đồ nối dây, bạn cần biết các ký hiệu đồ họa. Các dây kết nối các yếu tố được đại diện bởi các dòng. Một đường liền mạch là một thuật ngữ chung cho hệ thống dây điện. Trên nó có thể được chỉ định dữ liệu về phương pháp đặt, vật liệu, điện áp, hiện tại. Đối với mạch một dòng, một nhóm các dây dẫn được biểu diễn bằng một đường đứt nét. Ở đầu và cuối chỉ ra việc đánh dấu dây và nơi kết nối của nó.
Các rãnh dọc trên đường dây cho biết số lượng dây dẫn. Nếu có nhiều hơn ba, thực hiện một chỉ định kỹ thuật số. Đường nét đứt cho biết các mạch điều khiển, một mạng lưới an ninh, sơ tán, chiếu sáng khẩn cấp.
Công tắc trong sơ đồ trông giống như một vòng tròn nghiêng sang phải. Loại và số lượng dấu gạch ngang xác định các tham số của thiết bị.
Ngoài các bản vẽ chính, có các mạch tương đương.
Mạch điện ba pha
Trong số các mạch điện, cả hai hệ thống một pha và đa pha là phổ biến. Mỗi phần của mạch đa pha được đặc trưng bởi cùng một giá trị hiện tại và được gọi là một pha. Kỹ thuật điện phân biệt giữa hai khái niệm của thuật ngữ này. Đầu tiên là thành phần trực tiếp của hệ thống ba pha. Thứ hai là một giá trị thay đổi hình sin.
Mạch ba pha là một trong những hệ thống AC đa pha, trong đó các EMF hình sin (lực điện động) có cùng tần số, được dịch chuyển theo thời gian so với nhau theo một góc pha nhất định. Nó được hình thành bởi các cuộn dây của một máy phát ba pha, ba máy thu công suất và dây kết nối.
Các mạch như vậy phục vụ để đảm bảo tạo ra năng lượng điện, cho việc truyền tải, phân phối và có các ưu điểm sau:
- lợi nhuận của sản xuất và vận chuyển điện so với hệ thống một pha;
- tạo ra từ trường đơn giản, cần thiết cho hoạt động của động cơ điện không đồng bộ ba pha;
- cùng một bộ máy phát cho ra hai điện áp hoạt động - tuyến tính và pha.
Hệ thống ba pha thuận lợi khi truyền điện qua khoảng cách xa. Ngoài ra, mức tiêu thụ vật liệu thấp hơn nhiều so với một pha. Người tiêu dùng chính là máy biến áp, động cơ cảm ứng, bộ chuyển đổi, lò cảm ứng, hệ thống sưởi và nhà máy điện mạnh mẽ. Trong số các thiết bị năng lượng thấp một pha, người ta có thể lưu ý các dụng cụ điện, đèn sợi đốt, thiết bị gia dụng, nguồn điện.
Mạch ba pha được đặc trưng bởi sự cân bằng đáng kể của hệ thống. Các phương thức kết nối các pha đã nhận được cấu trúc của "ngôi sao" và "tam giác". Thông thường, các giai đoạn tạo ra máy điện được kết nối bởi một ngôi sao ngôi sao và các giai đoạn của người tiêu dùng bởi một ngôi sao ngôi sao và một hình tam giác.
Định luật lực trong mạch điện
Trong các sơ đồ, hướng của dòng điện được chỉ định bởi các mũi tên. Để tính toán, bạn cần định hướng cho điện áp, dòng điện, EMF. Khi tính toán trong kỹ thuật điện, các định luật cơ bản sau được sử dụng:
- Định luật Ohm cho một đoạn thẳng của mạch, xác định mối quan hệ giữa suất điện động, điện áp của nguồn với dòng điện chạy trong dây dẫn và điện trở của chính dây dẫn.
- Để tìm tất cả các dòng điện và điện áp, sử dụng quy tắc Kirchhoff, hoạt động giữa các dòng điện và điện áp của bất kỳ phần nào của mạch điện.
- Định luật Joule - Lenz định lượng hiệu ứng nhiệt của dòng điện.
Trong các mạch điện một chiều, hướng tác dụng của suất điện động biểu thị từ điện thế âm sang cực dương. Đối với hướng đi có sự chuyển động của điện tích dương. Trong trường hợp này, mũi tên được hướng từ một tiềm năng lớn hơn đến một nhỏ hơn. Điện áp luôn được dẫn theo cùng hướng với dòng điện.
Trong các mạch hình sin, EMF, điện áp và dòng điện được chỉ định bằng cách sử dụng một nửa chu kỳ của dòng điện, trong khi nó không thay đổi hướng của nó. Để nhấn mạnh sự khác biệt tiềm năng, chúng được biểu thị bằng các dấu hiệu Mạnh + và và - -.
Mạch điện được tính như thế nào?
Đường dẫn tính toán được chia thành nhiều phương thức được sử dụng trong thực tế:
- một phương pháp dựa trên luật Ohm và các quy tắc của Kirchhoff;
- một phương pháp xác định dòng điện vòng;
- tiếp nhận các biến đổi tương đương;
- phương pháp đo điện trở của dây dẫn bảo vệ;
- tính toán tiềm năng nốt;
- phương pháp tạo giống hệt nhau, và những người khác.
Cơ sở để tính toán một mạch điện đơn giản theo định luật Ohm là việc xác định cường độ dòng điện trong một phần riêng biệt với điện trở đã biết của các dây dẫn và một điện áp cho trước.
Theo điều kiện của sự cố, các điện trở của các điện trở R1, R2, R3, R4, R5, R6 được kết nối với mạch đã được biết (không tính đến điện trở của ampe kế). Cần phải tính cường độ hiện tại J1, J2 ... J6.
Có ba phần liên tiếp trong sơ đồ. Hơn nữa, thứ hai và thứ ba có chi nhánh. Các điện trở của các phần này được ký hiệu là R 1, R, Rv. Khi đó tổng điện trở bằng tổng điện trở:
R = R1 + RỞ đâu
Rùi - tổng điện trở của các điện trở được kết nối song song R2, R3, R4.
Rễ - tổng điện trở của điện trở R5 và R6.
Sử dụng định luật kết nối song song, chúng tôi tính toán điện trở Rùi và Rv.
1 / R Nền = 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / Rỏ = 1 / R5 + 1 / R6
Để xác định cường độ dòng điện trong mạch không phân nhánh, biết tổng điện trở tại một điện áp nhất định, bạn có thể sử dụng công thức sau:
Tôi = U / R, sau đó I = I1
Để tính cường độ dòng điện trong các nhánh riêng lẻ, bạn cần xác định điện áp trên các phần của mạch tuần tự theo định luật Ohm:
U1 = IR1; U2 = IR,; U3 = IR sắt;
Biết điện áp của các phần cụ thể, có thể tính toán cường độ hiện tại trên các nhánh riêng lẻ:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Đôi khi cần phải tìm ra điện trở của các phần bằng các thông số đã biết về điện áp, cường độ dòng điện, điện trở của các phần khác hoặc tính toán điện áp từ điện trở có sẵn và dữ liệu hiện tại.
Phần chính của các phương pháp là nhằm đơn giản hóa các tính toán. Điều này đạt được bằng cách điều chỉnh các hệ phương trình, hoặc chính sơ đồ. Việc tính toán các mạch điện được thực hiện theo nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào mức độ phức tạp của chúng.
