Suunnitellessasi uutta asuntoa tai taloa, päivittäessäsi tai korjaamalla asuntoja on käsiteltävä elementtejä, jotka on tarkoitettu sähkövirran suuntaan. On tärkeää tietää, mikä on sähköpiiri, mistä se koostuu, miksi piiriä tarvitaan ja mitkä laskelmat on suoritettava.
Mitä ovat sähköpiirit?
Sähköpiiri on yhdistelmä eri elementtejä. Se on suunniteltu sähkövirralle, missä tapahtuu transienteja. Elektronien liike saadaan aikaan potentiaalierojen esiintymisellä, ja niitä voidaan kuvata termeillä, kuten jännite ja virta.
Sisäinen piiri saadaan aikaan kytkemällä jännite virtalähteeksi. Loput elementit muodostavat ulkoisen verkon. Latausten siirtämiseksi kentän virtalähteessä tarvitaan ulkoinen voima. Se voi olla generaattorin, muuntajan tai galvaanisen lähteen käämi.
Jotta tällainen järjestelmä toimisi oikein, sen piiri on suljettava, muuten virta ei virtaa. Tämä on edellytys kaikkien laitteiden koordinoidulle toiminnalle. Jokainen piiri ei voi olla sähköpiiri. Esimerkiksi maadoitus- tai suojajohdot eivät ole sellaisia, koska normaalitilassa virta ei kulje niiden läpi. Niitä voidaan kutsua sähköisiksi toimintaperiaatteen mukaisesti. Hätätilanteessa virta virtaa niiden läpi ja piiri sulkeutuu jättäen maata.
Virtalähteestä riippuen piirin jännite voi olla vakio tai muuttuva. Elementtien akku antaa vakiojännitteen, ja generaattoreiden tai muuntajien käämit antavat vaihtojännitteen.
Pääkomponentit
Kaikki piirin komponentit ovat mukana yhdessä sähkömagneettisessa prosessissa. Ne on ehdollisesti jaettu kolmeen ryhmään.
- Ensisijaiset sähköenergian lähteet ja signaalit voivat muuntaa ei-sähkömagneettisen energian sähköenergiaksi. Esimerkiksi galvaaninen kenno, akku, sähkömekaaninen generaattori.
- Toissijaisella tyypillä on sekä tulossa että ulostulossa sähköenergiaa. Vain sen parametrit muuttuvat - jännite ja virta, niiden muoto, suuruus ja taajuus. Esimerkkejä ovat tasasuuntaajat, invertterit ja muuntajat.
- Aktiivisen energian kuluttajat muuttavat sähkövirran valaistukseksi tai lämmöksi. Ne ovat sähkötermisiä laitteita, lamppuja, vastuksia, sähkömoottoreita.
- Apukomponentit sisältävät kytkentälaitteet, mittauslaitteet, kytkentäelementit ja johdin.
Sähköverkon perusta on piiri. Tämä on graafinen piirustus, joka sisältää ehdolliset kuvat ja elementtien nimet ja niiden yhteydet. Ne suoritetaan standardin GOST 2.721-74 - 2.758-81 mukaisesti
Yksinkertaisin piirikaavio sisältää galvaanisen kennon. Johtimien avulla siihen kytketään hehkulamppu kytkimen kautta. Virran ja jännitteen mittaamiseksi siihen sisältyy voltimetri ja ampeerimittari.
Piirien luokittelu
Sähköpiirit luokitellaan monimutkaisuuden tyypin mukaan: yksinkertainen (haarautumaton) ja monimutkainen (haarautunut). On jaettu tasa- ja vaihtovirtapiireihin, samoin kuin sinimuotoisiin ja ei-sinimuotoisiin. Elementtien luonteen perusteella ne ovat lineaarisia ja epälineaarisia. Vaihtoviivat voivat olla yksivaiheisia ja kolmivaiheisia.
Haaroittunut ja haarautumaton
Kaikissa haarautumattoman piirin elementeissä sama virta kulkee.Yksinkertaisin haarautunut linja sisältää kolme haaraa ja kaksi solmua. Jokaisella haaralla on oma virta. Haara määritellään ketjun osaksi, jonka muodostavat sarjaan kytketyt elementit, jotka on suljettu kahden solmun väliin. Solmu on kohta, jossa kolme haaraa yhtyvät.
Jos kaaviossa on piste kahden viivan leikkauspisteessä, tässä pisteessä on kahden viivan sähköinen yhteys. Jos solmua ei ole merkitty, ketju on haarautumaton.
Lineaarinen ja epälineaarinen
Sähkövirtapiiriä, jossa kuluttajat ovat riippumattomia jännitearvosta ja virran suunnasta ja kaikki komponentit ovat lineaarisia, kutsutaan lineaariseksi. Tällaisen piirin elementteihin kuuluvat riippuvat ja riippumattomat virran ja jännitteen lähteet. Lineaarisesti elementin vastus ei riipu virrasta, esimerkiksi sähköuunissa.
Epälineaarisissa passiivielementit riippuvat virran suunnan ja jännitteen arvoista, niissä on ainakin yksi epälineaarinen elementti. Esimerkiksi hehkulampun resistanssi riippuu jännitteen noususta ja ampeerista.
Elementtien nimet kaaviossa
Ennen kuin jatkat laitteiden asentamista, on välttämätöntä tutkia säännönmukaiset liiteasiakirjat. Järjestelmän avulla voit välittää käyttäjälle kaikki tuotteen ominaisuudet käyttämällä aakkosellisia ja graafisia merkintöjä, jotka on kirjoitettu yhdeksi suunnitteluasiakirjarekisteriksi.
Lisädokumentit liitetään piirustukseen. Niiden luettelo voidaan osoittaa aakkosjärjestyksessä digitaalisen lajittelun avulla itse piirustuksessa tai erillisenä arkkina. Luokittele kymmenen tyyppisiä piirejä, sähkötekniikassa käytetään yleensä kolmea pääpiiriä.
- Toiminnallisuudessa on vähän yksityiskohtia. Solmujen päätoimintoja edustaa suorakulmio, jossa on kirjaintunnukset.
- Kytkentäkaaviossa esitetään yksityiskohtaisesti käytettyjen elementtien suunnittelu sekä niiden liitännät ja koskettimet. Tarvittavat parametrit voidaan näyttää suoraan kaaviossa tai erillisessä asiakirjassa. Jos vain osa asennuksesta ilmoitetaan, tämä on yksirivinen kaavio, kun kaikki elementit on merkitty - valmis.
- Kytkentäkaaviossa käytä elementtien sijaintimerkintöjä, niiden sijaintia, asennustapaa ja järjestystä.
Kytkentäkaavioiden lukemiseksi sinun on tiedettävä graafiset symbolit. Elementit yhdistävät johdot on esitetty viivoilla. Kiinteä linja on yleinen termi johdotuksille. Sen yläpuolella voidaan ilmoittaa tiedot laskutavasta, materiaalista, jännitteestä, virrasta. Yhden linjan piirissä johtoryhmää edustaa katkoviiva. Alussa ja lopussa osoita johtimen merkintä ja sen liitäntäpaikka.
Johdotuslinjan pystysuuntaiset lovet osoittavat johtimien lukumäärän. Jos niitä on enemmän kuin kolme, suorita digitaalinen merkintä. Katkoviiva osoittaa ohjauspiirit, turvaverkon, evakuoinnin, hätävalaistuksen.
Kaavion kytkin näyttää ympyrältä, jonka viisto on oikealla. Viivojen tyyppi ja lukumäärä määräävät laitteen parametrit.
Pääpiirrosten lisäksi on olemassa vastaavia piirejä.
Kolmivaiheiset sähköpiirit
Sähköpiirien joukossa sekä yksivaiheiset että monivaiheiset järjestelmät ovat yleisiä. Monivaiheisen piirin jokaiselle osalle on tunnusomaista sama virta-arvo ja sitä kutsutaan vaiheeksi. Sähkötekniikassa erotetaan tämän käsitteen kaksi käsitettä. Ensimmäinen on kolmivaiheisen järjestelmän suora komponentti. Toinen on arvo, joka vaihtelee sinimuotoisesti.
Kolmivaiheinen piiri on yksi monivaiheisista vaihtovirtajärjestelmistä, joissa toimivat saman taajuuden sinimuotoiset EMF: t (sähkömoottorivoimat), jotka siirtyvät ajoissa toisiinsa nähden tietyllä vaihekulmalla. Se muodostuu kolmivaihegeneraattorin, kolmen voimavastaanottimen ja kytkentäjohtimien käämeistä.
Tällaiset piirit varmistavat sähköenergian tuotannon sen siirtämistä, jakelua varten ja niillä on seuraavat edut:
- sähköntuotannon ja kuljetuksen kannattavuus verrattuna yksivaiheiseen järjestelmään;
- yksinkertainen magneettikentän generointi, joka on tarpeen kolmivaiheisen asynkronisen sähkömoottorin toimintaan;
- sama generaattorisarja antaa kaksi toimintajännitettä - lineaarisen ja vaiheisen.
Kolmivaiheinen järjestelmä on edullinen siirrettäessä sähköä pitkiä matkoja. Lisäksi materiaalin kulutus on paljon pienempi kuin yksivaiheinen. Tärkeimmät kuluttajat ovat muuntajat, induktiomoottorit, muuntimet, induktiouunit, voimakkaat lämmitys- ja voimalaitokset. Yksivaiheisista vähätehoisista laitteista voidaan huomata sähkötyökaluja, hehkulamppuja, kodinkoneita ja virtalähteitä.
Kolmivaiheiselle piirille on ominaista järjestelmän merkittävä tasapaino. Vaiheiden yhdistämismenetelmät ovat saaneet "tähden" ja "kolmion" rakenteen. Yleensä sähkökoneiden generointivaiheet yhdistetään “tähdellä” ja kuluttajien vaiheet “tähdellä” ja “kolmion” avulla.
Sähkövirtapiireissä voimassa olevat lait
Kaavioissa virtojen suunta on osoitettu nuolilla. Laskeaksesi sinun on otettava ohjeet jännitteille, virroille, EMF: lle. Sähkötekniikassa laskettaessa käytetään seuraavia peruslakia:
- Ohmin lakia piirin suorasta osasta, joka määrittelee suhteen sähkömoottorin voiman, lähteen jännitteen ja johtimessa virtaavan virran välillä sekä johtimen itsensä vastuksen välillä.
- Löydä kaikki virrat ja jännitteet käyttämällä Kirchhoff-sääntöjä, jotka toimivat minkä tahansa sähköpiirin virtojen ja jännitteiden välillä.
- Joule - Lenzin laki määrittelee sähkövirran lämpövaikutuksen.
Tasavirtapiireissä sähköauton voiman vaikutussuunta osoittaa negatiivisesta potentiaalista positiiviseen. Suuntaa varten ota positiivisten varausten liike. Tässä tapauksessa nuoli on suunnattu suuremmasta potentiaalista pienempään. Jännite on aina suunnattu samaan suuntaan kuin virta.
Sinimuotoisissa piireissä EMF, jännite ja virta osoitetaan virtapuolijaksolla, kun taas se ei muuta suuntaa. Mahdollisen eron korostamiseksi ne on merkitty merkillä “+” ja “-”.
Kuinka sähköpiiri lasketaan?
Laskentapolku on jaettu moniin menetelmiin, joita käytetään käytännössä:
- Ohmin lakiin ja Kirchhoffin sääntöihin perustuva menetelmä;
- menetelmä silmukkavirtojen määrittämiseksi;
- vastaavien muutosten vastaanotto;
- menetelmä suojajohtimien resistanssin mittaamiseksi;
- solmupotentiaalien laskeminen;
- identtinen generaattorimenetelmä ja muut.
Peruste yksinkertaisen sähköpiirin laskemiselle Ohmin lain mukaan on virran voimakkuuden määrittäminen erillisessä osassa, johtimien tunnetulla vastuksella ja tietyllä jännitteellä.
Ongelman perusteella tunnetaan piiriin kytkettyjen vastuiden R1, R2, R3, R4, R5, R6 resistanssit (ottamatta huomioon ampeerimittarin vastusta). On tarpeen laskea virran voimakkuus J1, J2 ... J6.
Kaaviossa on kolme peräkkäistä osaa. Lisäksi toisella ja kolmannella on haarat. Näiden osien vastusmerkinnät on merkitty R1, R ', R ”. Silloin kokonaisvastus on yhtä suuri kuin vastusten summa:
R = R1 + R '+ R ”missä
R ' - rinnakkain kytkettyjen vastusten kokonaisvastus R2, R3, R4.
R ” - vastuksien kokonaisvastus R5 ja R6.
Laskemme vastus rinnakkaisliitoksen lakia käyttämällä R 'ja R ".
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R ”= 1 / R5 + 1 / R6
Voit määrittää virran voimakkuuden haarautumattomassa piirissä tietäen kokonaisvastuksen tietyllä jännitteellä käyttämällä seuraavaa kaavaa:
I = U / R, sitten I = I1
Jotta voitaisiin laskea virran voimakkuus yksittäisissä haaroissa, sinun on määritettävä jännite peräkkäisten piirien osissa Ohmin lain mukaisesti:
U1 = IR1; U2 = IR '; U3 = IR ”;
Tietäen tiettyjen osien jännitteen, on mahdollista laskea virran voimakkuus yksittäisillä haaroilla:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Joskus on tarpeen selvittää profiilien vastus tunnetuilla jännitteen, virran lujuuden, muiden osien vastusparametreilla tai laskea jännite käytettävissä olevasta resistanssista ja nykyisistä tiedoista.
Menetelmien pääosan tarkoituksena on yksinkertaistaa laskelmia. Tämä saavutetaan mukauttamalla yhtälöjärjestelmiä tai itse järjestelmää. Sähköpiirien laskenta suoritetaan eri tavoin, riippuen niiden monimutkaisuusluokasta.
