Када уређујете нови стан или кућу, допуњавате или поправљате кућиште, морате се позабавити елементима намењеним протоку електричне струје. Важно је знати шта је електрични круг, од чега се састоји, зашто је потребан круг и које прорачуне је потребно извести.
Шта су електрични кругови?
Електрични круг је комплекс различитих елемената међусобно повезаних. Дизајниран је за проток електричне струје, где се јављају пролазни. Кретање електрона обезбеђује се постојањем разлике потенцијала и може се описати употребом израза као што су напон и струја.
Унутрашњи круг се обезбеђује повезивањем напона као извора енергије. Преостали елементи формирају спољну мрежу. За кретање набоја у теренском извору напајања потребна је спољна сила. То може бити навијање генератора, трансформатора или галванског извора.
Да би такав систем правилно функционисао, његов круг мора бити затворен, иначе струја неће тећи. Ово је предуслов за координирани рад свих уређаја. Не може сваки круг бити електрични круг. На пример, водови за уземљење или заштит нису такви, јер у нормалном режиму струја не тече кроз њих. Они се према принципу деловања могу назвати електричним. У хитним случајевима струја тече кроз њих, а круг се затвара и напушта земљу.
Напон у кругу може да буде константан или променљив, зависно од извора напајања. Акумулатор елемената даје константан напон, а намотаји генератора или трансформатора дају наизменични напон.
Главне компоненте
Све компоненте у колу укључене су у један електромагнетни процес. Условно су подељене у три групе.
- Примарни извори електричне енергије и сигнали могу претворити неелектромагнетну енергију у електричну. На пример, галванска ћелија, батерија, електромеханички генератор.
- Секундарни тип, и на улазу и на излазу, има електричну енергију. Мењају се само његови параметри - напон и струја, њихов облик, величина и фреквенција. Примјери укључују исправљаче, претвараче, трансформаторе.
- Потрошачи активне енергије претварају електричну струју у осветљење или топлоту. То су електротермални уређаји, лампе, отпорници, електрични мотори.
- Помоћне компоненте укључују преклопне уређаје, мерне инструменте, прикључне елементе и жицу.
Основа електричне мреже је склоп. Ово је графички цртеж који садржи условне слике и ознаке елемената и њихову повезаност. Изводе се према ГОСТ 2.721-74 - 2.758-81
Најједноставнији дијаграм круга укључује галванску ћелију. Помоћу жица на њега се преко прекидача спаја жаруља са жарном нити. За мерење струје и напона у њега су укључени волтметар и амперметар.
Класификација кругова
Електрични кругови се класификују према врсти сложености: једноставни (неразгранати) и сложени (разгранати). Постоји подела на једносмерне и једносмерне кругове, као и на синусоидна и не-синусоидна. На основу природе елемената, они су линеарни и нелинеарни. Наизменичне струје могу бити једнофазне и трофазне.
Разгранати и неразгранати
У свим елементима неразгранатог круга тече иста струја.Најједноставнија разграната линија укључује три гране и два чвора. Свака филијала има своју струју. Грана је дефинирана као дио ланца који је формиран серијски повезаним елементима затвореним између два чвора. Чвор је тачка у којој се три гране конвергирају.
Ако на дијаграму постоји тачка на пресеку две линије, у овом тренутку постоји електрична веза двеју линија. Ако чвор није обележен, ланац је неразвекан.
Линеарно и нелинеарно
Електрични круг у којем су потрошачи независни од вредности напона и смера струје, а све компоненте су линеарне, назива се линеарним. Елементи таквог круга укључују зависне и независне изворе струје и напона. У линеарном случају, отпор елемента не зависи од струје, на пример, електричне пећи.
У нелинеарним, пасивни елементи зависе од вредности смера струје и напона, имају бар један нелинеарни елемент. На пример, отпорност жаруље са ужареном силом зависи од напона и напона струје.
Ознаке елемената у дијаграму
Пре него што наставите са уградњом опреме, потребно је проучити пратеће регулаторне документе. Схема омогућава да кориснику пренесете све карактеристике производа помоћу абецедних и графичких ознака унетих у јединствени регистар пројектне документације.
На цртежу су додани додатни документи. Њихова листа може бити абецедним редом означена дигиталним сортирањем на самом цртежу или као посебан лист. Класификујте десет типова кола, у електротехници се обично користе три главна круга.
- Функционални има минималне детаље. Главне функције чворова представљене су правоугаоником с ознакама слова.
- Дијаграм кола детаљно приказује дизајн елемената који се користе, као и њихове везе и контакте. Потребни параметри могу се приказати директно на дијаграму или у посебном документу. Ако је назначен само део инсталације, то је једноредни дијаграм, када су сви елементи назначени - комплетни.
- У дијаграму ожичења користите позиционе ознаке елемената, њихову локацију, начин уградње и редослијед.
Да бисте прочитали дијаграме ожичења, морате знати графичке симболе. Жице које спајају елементе представљене су линијама. Чврста линија је опћенити појам за ожичење. Изнад њега могу се навести подаци о начину полагања, материјалу, напону, струји. За једно-линијски круг, група проводника је представљена испрекиданом линијом. На почетку и на крају назначите ознаку жице и место њеног спајања.
Окомити зарези на линији ожичења означавају број проводника. Ако их има више од три, извршите дигиталну ознаку. Испрекидана линија означава управљачке кругове, мрежу безбедности, евакуацију, осветљење у случају нужде.
Прекидач на дијаграму изгледа као круг са нагибом удесно. Врста и број цртица одређују параметре уређаја.
Поред главних цртежа, постоје и еквивалентни склопови.
Трофазни електрични кругови
Међу електричним круговима су уобичајени једнофазни и вишефазни системи. Сваки део вишефазног круга карактерише иста вредност струје и назива се фаза. Електротехника разликује два појма овог термина. Прва је директна компонента трофазног система. Друго је вредност која варира синусоидно.
Трофазни круг је један од вишефазних система наизменичне струје, где делују синусоидни ЕМФ (електромоторне силе) исте фреквенције, који се померају у односу један на други под одређеним фазним углом. Формира се намотима трофазног генератора, три пријемника снаге и прикључним жицама.
Такви склопови служе за обезбеђивање производње електричне енергије, за њен пренос, дистрибуцију и имају следеће предности:
- профитабилност производње и транспорта електричне енергије у поређењу са једнофазним системом;
- једноставна генерација магнетног поља која је неопходна за рад трофазног асинхроног електромотора;
- исти сет генератора даје два радна напона - линеарни и фазни.
Трофазни систем је повољан за пренос електричне енергије на велике удаљености. Поред тога, потрошња материјала је много мања од једнофазне. Главни потрошачи су трансформатори, индукцијски мотори, претварачи, индукцијске пећи, снажне грејне и електране. Међу једнофазним уређајима мале снаге могу се приметити електрични алати, жаруље са жарном нити, кућански апарати, извори напајања.
Трофазни круг карактерише значајан баланс система. Начини повезивања фаза добили су структуру "звезда" и "троугао". Обично су фазе генерисања електричних машина повезане „звездом“, а фазе потрошача „звездом“ и „троуглом“.
Важећи закони у електричним круговима
На дијаграмима је правац струје означен стрелицама. Да бисте израчунали, морате узети упутства за напоне, струје, ЕМФ. При прорачуну у електротехници користе се следећи основни закони:
- Охмов закон за равни пресек круга који одређује однос између електромоторне силе, напона извора и струје која тече у проводнику и отпора самог проводника.
- Да бисте пронашли све струје и напоне, користите Кирцххоффова правила која делују између струја и напона било ког дела електричног круга.
- Закон Јоуле - Ленз квантифицира топлотни ефекат електричне струје.
У једносмерним круговима, правац дејства електромоторне силе указује од негативног потенцијала до позитивног. За правац крените са кретањем позитивних наелектрисања. У овом случају стрелица се усмјерава из већег потенцијала у мањи. Напон је увек усмерен у истом смеру као и струја.
У синусним круговима ЕМФ, напон и струја су назначени половином струје струје, док то не мења смер. Да би нагласили потенцијалну разлику, означени су знаковима "+" и "-".
Како се израчунава електрични круг?
Пут рачунања је подељен на много метода које се користе у пракси:
- метод заснован на Охмовом закону и Кирцххоффовим правилима;
- метода за одређивање струје петље;
- пријем еквивалентних трансформација;
- методологија за мерење отпора заштитних проводника;
- прорачун нодалних потенцијала;
- идентична метода генератора и друге.
Основа за израчунавање једноставног електричног круга према Охмовом закону је одређивање јакости струје у посебном одсеку с познатим отпором проводника и даним напоном.
Условом проблема познати су отпори отпорника Р1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р6 који су спојени на струјни круг (не узимајући у обзир отпор амперметра). Потребно је израчунати јачину струје Ј1, Ј2 ... Ј6.
Постоје три узастопна одељка у дијаграму. Штавише, друга и трећа имају филијале. Отпори ових одсека су означени као Р1, Р', Р ". Тада је укупни отпор једнак збиру отпора:
Р = Р1 + Р '+ Р "где
Р ' - укупни отпор паралелно повезаних отпорника Р2, Р3, Р4.
Р ” - укупни отпор отпорника Р5 и Р6.
Помоћу закона паралелне везе израчунавамо отпор Р и Р “.
1 / Р '= 1 / Р2 + 1 / Р3 + 1 / Р4
1 / Р ”= 1 / Р5 + 1 / Р6
Да бисте одредили јачину струје у неразграниченом кругу, знајући укупни отпор на датом напону, можете користити следећу формулу:
И = У / Р, онда И = И1
Да бисте израчунали јачину струје у појединим гранама, морате одредити напон на секцијама секвенцијалних кругова према Охмовом закону:
У1 = ИР1; У2 = ИР '; У3 = ИР ”;
Знајући напон одређених секција, могуће је израчунати јачину струје на појединим гранама:
И2 = У2 / Р2; И3 = У2 / Р3; И4 = У2 / Р4; И5 = У3 / Р5; И6 = У3 / Р6
Понекад је потребно сазнати отпор секција по познатим параметрима напона, јачине струје, отпора других секција или извршити прорачун напона из доступних података отпора и струје.
Главни део метода усмерен је на поједностављење израчуна. То се постиже прилагођавањем система једначина, или саме шеме. Прорачун електричних кола се врши на различите начине, зависно од класе њихове сложености.
