แนวคิดของวงจรไฟฟ้าและส่วนประกอบ

เมื่อมีการจัดพาร์ทเมนต์หรือบ้านใหม่การปรับปรุงหรือซ่อมแซมที่อยู่อาศัยหนึ่งจะต้องจัดการกับองค์ประกอบที่มีไว้สำหรับการไหลของกระแสไฟฟ้า มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะรู้ว่าสิ่งที่เป็นวงจรไฟฟ้าเป็นสิ่งที่มันประกอบด้วยทำไมวงจรเป็นสิ่งจำเป็นและสิ่งที่การคำนวณจะต้องมีการดำเนินการ

วงจรไฟฟ้าคืออะไร

วงจรไฟฟ้าเป็นองค์ประกอบที่ซับซ้อนซึ่งเชื่อมโยงถึงกัน มันถูกออกแบบมาสำหรับการไหลของกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นชั่วคราว การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนนั้นเกิดขึ้นจากความต่างศักย์และสามารถอธิบายได้โดยใช้คำเช่นแรงดันและกระแส

วงจรภายในมีให้โดยเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าเป็นแหล่งพลังงาน องค์ประกอบที่เหลือเป็นเครือข่ายภายนอก สำหรับการเคลื่อนที่ของประจุในแหล่งพลังงานภาคสนามจำเป็นต้องใช้แรงภายนอก มันอาจเป็นขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหม้อแปลงไฟฟ้าหรือแหล่งพลังงานไฟฟ้า

เพื่อให้ระบบทำงานได้อย่างถูกต้องต้องปิดวงจรมิฉะนั้นกระแสจะไม่ไหล นี่เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการทำงานร่วมกันของอุปกรณ์ทั้งหมด ไม่ใช่ทุก ๆ วงจรที่สามารถเป็นวงจรไฟฟ้าได้ ตัวอย่างเช่นสายดินหรือสายป้องกันไม่ได้เช่นนี้เนื่องจากในโหมดปกติไม่มีกระแสไหลผ่านพวกเขา พวกเขาสามารถเรียกว่าไฟฟ้าตามหลักการของการกระทำ ในกรณีฉุกเฉินกระแสจะไหลผ่านพวกเขาและวงจรจะปิดทำให้พื้นดิน

แรงดันไฟฟ้าในวงจรอาจคงที่หรือแปรผันตามแหล่งจ่ายไฟ แบตเตอรี่ขององค์ประกอบให้แรงดันคงที่และขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือหม้อแปลงให้แรงดันไฟฟ้าสลับ

องค์ประกอบหลัก

ส่วนประกอบทั้งหมดในวงจรนั้นเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางแม่เหล็กไฟฟ้าเดียว พวกเขาจะแบ่งเงื่อนไขออกเป็นสามกลุ่ม

• แหล่งพลังงานไฟฟ้าและสัญญาณปฐมภูมิสามารถแปลงพลังงานที่ไม่ใช่แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นพลังงานไฟฟ้า ยกตัวอย่างเช่นเซลล์ไฟฟ้า, แบตเตอรี่, เครื่องกำเนิดไฟฟ้า
• ชนิดที่สองทั้งที่อินพุตและที่เอาต์พุตมีพลังงานไฟฟ้า มีเพียงการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ - แรงดันและกระแสไฟฟ้ารูปร่างขนาดและความถี่ ตัวอย่างรวมถึงวงจรเรียงกระแสอินเวอร์เตอร์หม้อแปลง
• ผู้บริโภคพลังงานที่ใช้งานจะแปลงกระแสไฟฟ้าเป็นแสงหรือความร้อน เหล่านี้คืออุปกรณ์ความร้อนไฟฟ้า, โคมไฟ, ตัวต้านทาน, มอเตอร์ไฟฟ้า
• ส่วนประกอบเสริมรวมถึงอุปกรณ์สวิทช์, เครื่องมือวัด, องค์ประกอบการเชื่อมต่อและลวด

พื้นฐานของเครือข่ายไฟฟ้าคือวงจร นี่คือการวาดภาพกราฟิกที่มีภาพตามเงื่อนไขและการกำหนดองค์ประกอบและการเชื่อมต่อ พวกเขาจะดำเนินการตาม GOST 2.721-74 - 2.758-81

แผนภาพวงจรที่ง่ายที่สุดรวมถึงเซลล์ไฟฟ้า โดยใช้สายไฟหลอดไส้เชื่อมต่อผ่านสวิตช์ ในการวัดกระแสและแรงดันโวลต์มิเตอร์และแอมมิเตอร์จะรวมอยู่ในนั้น

การจำแนกวงจร

วงจรไฟฟ้าจำแนกตามประเภทของความซับซ้อน: ง่าย (ไม่ จำกัด ) และซับซ้อน (แยก) มีการแบ่งเป็นวงจรไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับเช่นเดียวกับคลื่นไซน์และคลื่นไซน์ ขึ้นอยู่กับลักษณะขององค์ประกอบพวกมันเป็นแบบเส้นตรงและแบบไม่เป็นเชิงเส้น สาย AC สามารถเป็นเฟสเดียวและสามเฟส

กิ่งและ unbranched

ในองค์ประกอบทั้งหมดของวงจร unbranched กระแสปัจจุบันเดียวกันบรรทัดที่แยกง่ายที่สุดประกอบด้วยสามสาขาและสองโหนด แต่ละสาขามีกระแสของตนเอง สาขาถูกกำหนดให้เป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่ที่เกิดขึ้นจากองค์ประกอบเชื่อมต่ออนุกรมล้อมรอบระหว่างสองโหนด โหนดคือจุดที่ทั้งสามสาขาบรรจบกัน

หากมีจุดบนแผนภาพที่จุดตัดของสองบรรทัดแสดงว่ามีการเชื่อมต่อไฟฟ้าของสองบรรทัด ณ จุดนี้ หากโหนดไม่ได้ถูกทำเครื่องหมายเชนจะไม่ถูกแบรนช์

เชิงเส้นและไม่เชิงเส้น

วงจรไฟฟ้าที่ผู้บริโภคมีความเป็นอิสระจากค่าแรงดันและทิศทางปัจจุบันและส่วนประกอบทั้งหมดเป็นเส้นตรงเรียกว่าเป็นเส้นตรง องค์ประกอบของวงจรรวมถึงแหล่งกระแสและแรงดันอิสระและขึ้นอยู่กับ ในเชิงเส้นความต้านทานขององค์ประกอบไม่ได้ขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าเช่นเตาไฟฟ้า

ในองค์ประกอบที่ไม่ใช่เชิงเส้นพาสซีฟจะขึ้นอยู่กับค่าของทิศทางของกระแสและแรงดันไฟฟ้ามีองค์ประกอบที่ไม่ใช่เชิงเส้นอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบ ตัวอย่างเช่นความต้านทานของหลอดไส้ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟกระชากและแอมแปร์

การกำหนดองค์ประกอบในแผนภาพ

ก่อนดำเนินการติดตั้งอุปกรณ์จำเป็นต้องศึกษาเอกสารกำกับดูแล ชุดรูปแบบนี้ช่วยให้คุณสามารถถ่ายทอดคุณสมบัติทั้งหมดของผลิตภัณฑ์ให้กับผู้ใช้โดยใช้การออกแบบตัวอักษรและกราฟิกที่ป้อนในเอกสารการออกแบบที่ลงทะเบียนครั้งเดียว

เอกสารเพิ่มเติมแนบมากับรูปวาด รายการของพวกเขาสามารถระบุตามลำดับตัวอักษรที่มีการเรียงลำดับดิจิตอลในการวาดภาพตัวเองหรือเป็นแผ่นแยกต่างหาก จำแนกประเภทของวงจรสิบประเภทในทางวิศวกรรมไฟฟ้ามักใช้วงจรหลักสามวงจร

• ฟังก์ชั่นมีรายละเอียดน้อยที่สุด ฟังก์ชั่นหลักของโหนดจะถูกแทนด้วยสี่เหลี่ยมที่มีการกำหนดตัวอักษร
• รายละเอียดแผนภาพวงจรแสดงการออกแบบองค์ประกอบที่ใช้รวมถึงการเชื่อมต่อและการติดต่อ พารามิเตอร์ที่จำเป็นสามารถแสดงได้โดยตรงบนไดอะแกรมหรือในเอกสารแยกต่างหาก หากระบุเพียงส่วนหนึ่งของการติดตั้งนี่เป็นไดอะแกรมบรรทัดเดียวเมื่อองค์ประกอบทั้งหมดถูกระบุ - เสร็จสมบูรณ์
• ในแผนผังการเดินสายใช้การกำหนดตำแหน่งขององค์ประกอบ, ตำแหน่ง, วิธีการติดตั้งและลำดับ

ในการอ่านแผนผังการเดินสายคุณจำเป็นต้องรู้สัญลักษณ์กราฟิก สายไฟที่เชื่อมต่อองค์ประกอบจะถูกแทนด้วยเส้น เส้นทึบเป็นคำทั่วไปสำหรับการเดินสาย ข้างต้นอาจมีการระบุข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการวางวัสดุแรงดันไฟฟ้ากระแสไฟฟ้า สำหรับวงจรบรรทัดเดียวกลุ่มตัวนำจะถูกแสดงด้วยเส้นประ ที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดบ่งบอกถึงการทำเครื่องหมายของสายไฟและสถานที่เชื่อมต่อ

รอยหยักแนวตั้งบนสายไฟแสดงจำนวนตัวนำ หากมีมากกว่าสามให้ทำการกำหนดแบบดิจิทัล เส้นประบ่งชี้วงจรควบคุมเครือข่ายความปลอดภัยการอพยพไฟฉุกเฉิน

สวิตช์ในไดอะแกรมดูเหมือนเป็นวงกลมที่เอียงไปทางขวา ประเภทและจำนวนของขีดคั่นกำหนดพารามิเตอร์ของอุปกรณ์

นอกจากภาพวาดหลักแล้วยังมีวงจรที่เทียบเท่ากัน

วงจรไฟฟ้าสามเฟส

ในวงจรไฟฟ้าทั้งระบบเฟสเดียวและหลายเฟสเป็นเรื่องธรรมดา แต่ละส่วนของวงจรมัลติเฟสจะมีลักษณะเป็นค่าปัจจุบันเดียวกันและเรียกว่าเฟส วิศวกรรมไฟฟ้าแยกความแตกต่างระหว่างสองแนวคิดของคำนี้ ที่แรกก็คือองค์ประกอบโดยตรงของระบบสามเฟส ประการที่สองคือค่าที่แตกต่างกันไปตามไซน์

วงจรสามเฟสเป็นหนึ่งในระบบ AC หลายเฟสที่ EMF แบบไซน์ (แรงเคลื่อนไฟฟ้า) ของการกระทำความถี่เดียวกันซึ่งจะถูกเลื่อนในเวลาเมื่อเทียบกับมุมเฟส มันถูกสร้างขึ้นโดยขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟสสามเครื่องรับพลังงานและสายเชื่อมต่อ

วงจรดังกล่าวทำหน้าที่เพื่อให้แน่ใจว่าการสร้างพลังงานไฟฟ้าสำหรับการส่งกระจายและมีข้อดีดังต่อไปนี้:

• ความสามารถในการทำกำไรของการผลิตไฟฟ้าและการขนส่งเปรียบเทียบกับระบบเฟสเดียว
• การสร้างสนามแม่เหล็กอย่างง่ายซึ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสสามเฟส
• ชุดเครื่องกำเนิดเดียวกันให้แรงดันไฟฟ้าในการทำงานสองแบบคือแบบเชิงเส้นและแบบเฟส

ระบบสามเฟสมีประโยชน์เมื่อส่งกระแสไฟฟ้าในระยะทางไกล นอกจากนี้การใช้วัสดุต่ำกว่าเฟสเดียวมาก ผู้บริโภคหลักคือหม้อแปลงมอเตอร์เหนี่ยวนำตัวแปลงเตาหลอมเหนี่ยวนำความร้อนอันทรงพลังและโรงไฟฟ้า ในบรรดาอุปกรณ์พลังงานต่ำเฟสเดียวเราสามารถจดบันทึกเครื่องมือไฟฟ้าหลอดไส้เครื่องใช้ในครัวเรือนอุปกรณ์ไฟฟ้า

วงจรสามเฟสที่โดดเด่นด้วยความสมดุลที่สำคัญของระบบ วิธีการเชื่อมต่อเฟสได้รับโครงสร้างของ "ดาว" และ "สามเหลี่ยม" โดยปกติแล้วขั้นตอนของการสร้างเครื่องใช้ไฟฟ้าจะเชื่อมต่อด้วย "ดาว" และขั้นตอนของผู้บริโภคโดยใช้ "ดาว" และ "สามเหลี่ยม"

กฎหมายที่ใช้บังคับในวงจรไฟฟ้า

ในแผนภาพทิศทางของกระแสน้ำจะถูกระบุด้วยลูกศร ในการคำนวณคุณต้องกำหนดทิศทางของแรงดันไฟฟ้ากระแส EMF เมื่อคำนวณทางวิศวกรรมไฟฟ้าจะใช้กฎหมายพื้นฐานต่อไปนี้:

1. กฎของโอห์มสำหรับส่วนที่เป็นวงจรตรงซึ่งกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งที่มากับกระแสที่ไหลในตัวนำและความต้านทานของตัวนำเอง
2. ในการค้นหากระแสและแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดให้ใช้กฎ Kirchhoff ซึ่งทำงานระหว่างกระแสและแรงดันไฟฟ้าของส่วนใด ๆ ของวงจรไฟฟ้า
3. กฎหมาย Joule - Lenz วัดปริมาณผลกระทบเชิงความร้อนของกระแสไฟฟ้า

ในวงจร DC ทิศทางของการกระทำของแรงเคลื่อนไฟฟ้าบ่งชี้จากศักยภาพเชิงลบเป็นบวก สำหรับทิศทางที่ใช้การเคลื่อนไหวของค่าใช้จ่ายในเชิงบวก ในกรณีนี้ลูกศรจะถูกส่งจากศักยภาพที่มีขนาดใหญ่ขึ้นไปเป็นขนาดที่เล็กกว่า แรงดันไฟฟ้าจะถูกส่งไปในทิศทางเดียวกันกับกระแสเสมอ

ในวงจร EMF ไซน์แรงดันและกระแสจะถูกระบุโดยใช้ครึ่งวงจรของกระแสในขณะที่มันไม่ได้เปลี่ยนทิศทางของมัน เพื่อเน้นความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นพวกเขาจะถูกระบุด้วยเครื่องหมาย“ +” และ“ -”

มีการคำนวณวงจรไฟฟ้าอย่างไร

เส้นทางการคำนวณแบ่งออกเป็นวิธีการต่าง ๆ ที่ใช้ในการปฏิบัติ:

• วิธีการตามกฎของโอห์มและกฎของ Kirchhoff;
• วิธีการในการกำหนดกระแสลูป;
• การรับการเปลี่ยนแปลงที่เท่าเทียมกัน
• ระเบียบวิธีสำหรับการวัดความต้านทานของตัวนำป้องกัน
• การคำนวณศักยภาพของโหนด
• วิธีการสร้างที่เหมือนกันและอื่น ๆ

พื้นฐานสำหรับการคำนวณวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายตามกฎของโอห์มคือการพิจารณาความแรงของกระแสไฟฟ้าในส่วนที่แยกจากกันด้วยค่าความต้านทานที่รู้จักของตัวนำและแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด

ตามเงื่อนไขของปัญหาความต้านทานของตัวต้านทาน R1, R2, R3, R4, R5, R6 เชื่อมต่อกับวงจรเป็นที่รู้จัก (โดยไม่คำนึงถึงความต้านทานของแอมป์มิเตอร์) มันเป็นสิ่งจำเป็นในการคำนวณความแข็งแรง J1 ปัจจุบัน J2 ... J6

มีสามส่วนที่ต่อเนื่องกันในแผนภาพ นอกจากนี้ที่สองและสามมีสาขา ความต้านทานของส่วนเหล่านี้แสดงเป็น R1, R ’, R” จากนั้นความต้านทานรวมเท่ากับผลรวมของความต้านทาน:

R = R1 + R ’+ R”ที่ไหน

อาร์ - ความต้านทานรวมของตัวต้านทานที่เชื่อมต่อแบบขนาน R2, R3, R4

อาร์” - ต้านทานรวมของตัวต้านทาน R5 และ R6.

โดยใช้กฎการเชื่อมต่อแบบขนานเราคำนวณความต้านทาน R ’และ R”

1 / R ’= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4

1 / R” = 1 / R5 + 1 / R6

ในการพิจารณาความแรงของกระแสในวงจรที่ไม่มีแบรนช์ทราบความต้านทานทั้งหมดที่แรงดันที่กำหนดคุณสามารถใช้สูตรต่อไปนี้:

I = U / R แล้วก็ I = I1

ในการคำนวณความแรงของกระแสไฟฟ้าในแต่ละสาขาคุณจะต้องตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าในส่วนของวงจรต่อเนื่องตามกฎของโอห์ม:

U1 = IR1; U2 = IR ’; U3 = IR”;

เมื่อทราบถึงแรงดันไฟฟ้าของส่วนเฉพาะแล้วสามารถคำนวณความแรงของกระแสไฟฟ้าในแต่ละสาขาได้:

I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6

บางครั้งมีความจำเป็นต้องค้นหาความต้านทานของส่วนโดยพารามิเตอร์ที่รู้จักของแรงดันไฟฟ้าความแข็งแรงในปัจจุบันความต้านทานของส่วนอื่น ๆ หรือทำการคำนวณแรงดันไฟฟ้าจากความต้านทานที่มีอยู่และข้อมูลปัจจุบัน

ส่วนหลักของวิธีการมีวัตถุประสงค์เพื่อลดความซับซ้อนของการคำนวณ นี่คือความสำเร็จโดยการปรับระบบสมการหรือโครงการเอง การคำนวณวงจรไฟฟ้าดำเนินการในรูปแบบต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับระดับของความซับซ้อน