Iekārtojot jaunu dzīvokli vai māju, atjaunojot vai remontējot mājokli, jātiek galā ar elementiem, kas paredzēti elektriskās strāvas plūsmai. Ir svarīgi zināt, kas ir elektriskā ķēde, no kā tā sastāv, kāpēc ir nepieciešama ķēde un kādi aprēķini jāveic.
Kas ir elektriskās ķēdes?
Elektriskā ķēde ir dažādu savstarpēji savienotu elementu komplekss. Tas ir paredzēts elektriskās strāvas plūsmai, kur notiek pārejas. Elektronu kustību nodrošina potenciāla starpības klātbūtne, un to var aprakstīt, izmantojot tādus terminus kā spriegums un strāva.
Iekšējo ķēdi nodrošina, savienojot spriegumu kā enerģijas avotu. Atlikušie elementi veido ārēju tīklu. Lādiņu pārvietošanai lauka enerģijas avotā ir nepieciešams ārējs spēks. Tas var būt ģeneratora, transformatora vai galvaniskā avota tinums.
Lai šāda sistēma darbotos pareizi, tās ķēdei jābūt aizvērtai, pretējā gadījumā strāva neplūst. Tas ir priekšnoteikums visu ierīču koordinētai darbībai. Ne katra ķēde var būt elektriskā ķēde. Piemēram, zemējuma vai aizsardzības līnijas nav tādas, jo normālā režīmā caur tām neplūst strāva. Pēc darbības principa tos var saukt par elektriskiem. Avārijas gadījumā caur tiem plūst strāva, un ķēde aizveras, atstājot zemi.
Atkarībā no enerģijas avota spriegums ķēdē var būt nemainīgs vai mainīgs. Elementu akumulators dod pastāvīgu spriegumu, un ģeneratoru vai transformatoru tinumi dod maiņstrāvu.
Galvenās sastāvdaļas
Visas shēmas sastāvdaļas ir iesaistītas vienā elektromagnētiskajā procesā. Tos nosacīti iedala trīs grupās.
- Primārie elektriskās enerģijas avoti un signāli neelektromagnētisko enerģiju var pārveidot par elektrisko enerģiju. Piemēram, galvaniskā šūna, akumulators, elektromehāniskais ģenerators.
- Sekundārajam tipam gan pie ieejas, gan pie izejas ir elektriskā enerģija. Mainās tikai tā parametri - spriegums un strāva, to forma, lielums un frekvence. Piemēri ir taisngrieži, invertori, transformatori.
- Aktīvās enerģijas patērētāji pārveido elektrisko strāvu apgaismojumā vai siltumā. Tās ir elektrotermiskas ierīces, lampas, rezistori, elektromotori.
- Palīgkomponenti ietver komutācijas ierīces, mērinstrumentus, savienojošos elementus un vadu.
Elektriskā tīkla pamats ir ķēde. Šis ir grafiskais zīmējums, kurā ir nosacīti attēli un elementu apzīmējumi un to savienojums. Tie tiek veikti saskaņā ar GOST 2.721-74 - 2.758-81
Vienkāršākā shēma ietver galvanisko elementu. Izmantojot vadus, caur slēdzi tam ir pievienota kvēlspuldze. Lai izmērītu strāvu un spriegumu, tajā ir iekļauts voltmetrs un ampērmetrs.
Ķēdes klasifikācija
Elektriskās ķēdes klasificē pēc sarežģītības veida: vienkāršas (nesazarotas) un sarežģītas (sazarotas). Pastāv sadalījums līdzstrāvas un maiņstrāvas ķēdēs, kā arī sinusoidālajās un nesinusoidālajās. Balstoties uz elementu raksturu, tie ir lineāri un nelineāri. Maiņstrāvas līnijas var būt vienfāzes un trīsfāzu.
Sazarots un nesazarots
Visos nesazarotās ķēdes elementos plūst viena un tā pati strāva.Vienkāršākā sazarotā līnija ietver trīs zarus un divus mezglus. Katrai filiālei ir sava strāva. Filiāle tiek definēta kā ķēdes posms, ko veido ar virkni savienoti elementi, kas noslēgti starp diviem mezgliem. Mezgls ir punkts, kurā trīs zari saplūst.
Ja uz diagrammas ir punkts, kas atrodas divu līniju krustojumā, šajā vietā ir divu līniju elektrisks savienojums. Ja mezgls nav atzīmēts, ķēde nav sadalīta.
Lineāra un nelineāra
Elektrisko ķēdi, kurā patērētāji nav atkarīgi no sprieguma vērtības un strāvas virziena, un visi komponenti ir lineāri, sauc par lineāru. Šādas shēmas elementi ietver atkarīgus un neatkarīgus strāvas un sprieguma avotus. Lineārā izteiksmē elementa pretestība nav atkarīga no strāvas, piemēram, elektriskās krāsns.
Nelineārajos pasīvajos elementos ir atkarīgas strāvas un sprieguma virziena vērtības, ir vismaz viens nelineārs elements. Piemēram, kvēlspuldzes pretestība ir atkarīga no sprieguma un strāvas stipruma.
Elementu apzīmējumi diagrammā
Pirms turpināt iekārtu uzstādīšanu, ir jāizpēta normatīvie pavaddokumenti. Shēma ļauj nodot lietotājam visas produkta īpašības, izmantojot alfabēta un grafiskos apzīmējumus, kas ievadīti vienā projektēšanas dokumentācijas reģistrā.
Papildu dokumenti ir pievienoti zīmējumam. To sarakstu var norādīt alfabēta secībā, izmantojot digitālo kārtošanu uz paša zīmējuma, vai arī kā atsevišķu lapu. Klasificējiet desmit ķēžu veidus, elektrotehnikā parasti izmanto trīs galvenās shēmas.
- Funkcionālajai ir minimāla detaļa. Mezglu galvenās funkcijas apzīmē taisnstūris ar burtu apzīmējumiem.
- Elektriskās shēmas detalizēti parāda izmantoto elementu dizainu, kā arī to savienojumus un kontaktus. Nepieciešamos parametrus var parādīt tieši uz diagrammas vai atsevišķā dokumentā. Ja ir norādīta tikai instalācijas daļa, šī ir vienrindas diagramma, kad norādīti visi elementi - pabeigta.
- Elektroinstalācijas shēmā izmantojiet elementu novietojuma apzīmējumus, to atrašanās vietu, uzstādīšanas metodi un secību.
Lai lasītu elektroinstalācijas shēmas, jums jāzina grafiskie simboli. Vadus, kas savieno elementus, attēlo līnijas. Stingra līnija ir vispārīgs termins elektroinstalācijai. Virs tā var būt norādīti dati par ieklāšanas metodi, materiālu, spriegumu, strāvu. Vienrindas ķēdei vadītāju grupu attēlo ar pārtrauktu līniju. Sākumā un beigās norādiet stieples marķējumu un tā savienojuma vietu.
Vertikāli iegriezumi uz vadu līnijas norāda vadītāju skaitu. Ja ir vairāk nekā trīs, veiciet ciparu apzīmējumu. Ar pārtrauktu līniju norāda vadības shēmas, drošības, evakuācijas, avārijas apgaismojuma tīklu.
Slēdzis diagrammā izskatās kā aplis ar slīpi pa labi. Svītru tips un skaits nosaka ierīces parametrus.
Papildus galvenajiem rasējumiem ir arī līdzvērtīgas shēmas.
Trīsfāzu elektriskās ķēdes
Starp elektriskajām ķēdēm ir izplatītas gan vienfāzes, gan daudzfāzu sistēmas. Katru daudzfāzu ķēdes daļu raksturo viena un tā pati strāvas vērtība, un to sauc par fāzi. Elektrotehnika izšķir divus šī termina jēdzienus. Pirmais ir trīsfāzu sistēmas tieša sastāvdaļa. Otrā ir vērtība, kas sinusoidāli mainās.
Trīsfāzu ķēde ir viena no daudzfāzu maiņstrāvas sistēmām, kur darbojas vienas frekvences sinusoidālie EML (elektromotīvie spēki), kas laika gaitā mainās viens pret otru ar noteiktu fāzes leņķi. To veido trīsfāzu ģeneratora, trīs enerģijas uztvērēju un savienojošo vadu tinumi.
Šādas shēmas nodrošina elektriskās enerģijas ražošanu tās pārvadei, sadalei un tām ir šādas priekšrocības:
- elektroenerģijas ražošanas un transportēšanas rentabilitāte, salīdzinot ar vienfāzes sistēmu;
- vienkārša magnētiskā lauka ģenerēšana, kas nepieciešama trīsfāzu asinhrona elektromotora darbībai;
- viens un tas pats ģeneratora komplekts izdala divus darbības spriegumus - lineāro un fāzes.
Trīsfāzu sistēma ir izdevīga, pārsūtot elektrību lielos attālumos. Turklāt materiāla patēriņš ir daudz mazāks nekā vienfāzes. Galvenie patērētāji ir transformatori, indukcijas motori, pārveidotāji, indukcijas krāsnis, jaudīgas apkures un elektrostacijas. Starp vienfāzes mazjaudas ierīcēm var atzīmēt elektroinstrumentus, kvēlspuldzes, sadzīves ierīces, barošanas avotus.
Trīsfāzu ķēdi raksturo ievērojams sistēmas līdzsvars. Fāžu savienošanas metodes ir saņēmušas "zvaigznes" un "trīsstūra" struktūru. Parasti elektrisko mašīnu ražošanas fāzes ir savienotas ar “zvaigzni”, bet patērētāju fāzes - ar “zvaigzni” un “trīsstūri”.
Spēkā esošie likumi elektriskajās ķēdēs
Diagrammās straumju virzienu norāda bultiņas. Lai aprēķinātu, jums jāņem virzieni spriegumiem, strāvām, EML. Aprēķinot elektrotehnikā, tiek izmantoti šādi pamatlikumi:
- Ohma likums ķēdes taisnai sadaļai, kas nosaka sakarību starp elektromotora spēku, avota spriegumu un strāvu, kas plūst vadītājā, un paša vadītāja pretestību.
- Lai atrastu visas strāvas un spriegumus, izmantojiet Kiršofa noteikumus, kas darbojas starp jebkuras elektriskās ķēdes daļas strāvu un spriegumu.
- Džoula un Lenca likums nosaka elektriskās strāvas siltuma efektu.
Līdzstrāvas ķēdēs elektromotora spēka darbības virziens norāda no negatīvā potenciāla uz pozitīvo. Virzienam veiciet pozitīvo lādiņu kustību. Šajā gadījumā bultiņa tiek virzīta no lielāka potenciāla uz mazāku. Spriegums vienmēr tiek virzīts tajā pašā virzienā kā strāva.
Sinusoidālās EML ķēdēs spriegums un strāva tiek norādīti, izmantojot strāvas pusciklu, bet tas nemaina virzienu. Lai uzsvērtu potenciālo atšķirību, tās tiek apzīmētas ar zīmēm “+” un “-”.
Kā tiek aprēķināta elektriskā ķēde?
Aprēķina ceļš ir sadalīts daudzās praksē izmantotajās metodēs:
- metode, kas balstīta uz Ohmas likumiem un Kirhhofa noteikumiem;
- cilpas straumju noteikšanas metode;
- ekvivalentu pārvērtību uztveršana;
- aizsargvadītāju pretestības mērīšanas metodika;
- mezglu potenciālu aprēķināšana;
- identiska ģeneratora metode un citi.
Pamats vienkāršas elektriskās ķēdes aprēķināšanai saskaņā ar Ohmas likumu ir strāvas stipruma noteikšana atsevišķā sadaļā ar zināmu vadītāju pretestību un doto spriegumu.
Pēc problēmas stāvokļa ir zināmi ar ķēdi savienoto rezistoru R1, R2, R3, R4, R5, R6 pretestības (neņemot vērā ampērmetra pretestību). Ir jāaprēķina strāvas stiprums J1, J2 ... J6.
Diagrammā ir trīs secīgas sadaļas. Turklāt otrajā un trešajā ir filiāles. Šo sekciju pretestības apzīmē ar R1, R ’, R”. Tad kopējā pretestība ir vienāda ar pretestību summu:
R = R1 + R ’+ R”kur
R ' - paralēli savienoto rezistoru kopējā pretestība R2, R3, R4.
R ” - rezistoru kopējā pretestība R5 un R6.
Izmantojot paralēlā savienojuma likumu, mēs aprēķinām pretestību R ”un R”.
1 / R ’= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R ”= 1 / R5 + 1 / R6
Lai noteiktu strāvas stiprumu nesadalītā ķēdē, zinot kopējo pretestību noteiktā spriegumā, varat izmantot šādu formulu:
I = U / R, tad I = I1
Lai aprēķinātu strāvas stiprumu atsevišķās atzarās, jums saskaņā ar Ohma likumu jānosaka spriegums secīgu shēmu sadaļās:
U1 = IR1; U2 = IR ”; U3 = IR ”;
Zinot noteiktu sekciju spriegumu, ir iespējams aprēķināt strāvas stiprumu uz atsevišķiem zariem:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Dažreiz ir jānoskaidro sekciju pretestība pēc zināmiem sprieguma, strāvas stipruma, citu sekciju parametriem vai jāveic sprieguma aprēķins no pieejamās pretestības un pašreizējiem datiem.
Galvenā metožu daļa ir paredzēta aprēķinu vienkāršošanai. To panāk, pielāgojot vienādojumu sistēmas vai pašu shēmu. Elektrisko ķēžu aprēķins tiek veikts dažādos veidos, atkarībā no to sarežģītības klases.
