Új lakás vagy ház rendezésekor, a ház felújításakor vagy javításánál foglalkoznia kell az elektromos áram áramlására szánt elemekkel. Fontos tudni, mi az elektromos áramkör, miből áll, miért van szükség egy áramkörre, és milyen számításokat kell elvégezni.
Mik az elektromos áramkörök?
Az elektromos áramkör összekapcsolt különféle elemek összessége. Az elektromos áram áramlására tervezték, ahol tranziensek fordulnak elő. Az elektronok mozgását a potenciálkülönbség jelenléte biztosítja, és leírhatók olyan kifejezésekkel, mint a feszültség és az áram.
A belső áramkört tápfeszültség csatlakoztatásával biztosítják. A fennmaradó elemek külső hálózatot alkotnak. A töltések mozgásához a terepi áramforráson külső erőre van szükség. Ez lehet egy generátor, transzformátor vagy galvanikus forrás tekercselése.
Ahhoz, hogy egy ilyen rendszer helyesen működjön, áramkörét le kell zárni, különben az áram nem áramlik. Ez az összes eszköz összehangolt működésének előfeltétele. Nem minden áramkör lehet elektromos áramkör. Például a földelési vagy védelmi vezetékek nem ilyenek, mivel normál üzemmódban az áram nem áramlik rajtuk keresztül. A működés elve szerint elektromosnak nevezhetők. Vészhelyzetben áram áramlik rajtuk keresztül, és az áramkör bezárul, és elhagyja a talajt.
Az áramforrástól függően az áramkör feszültsége állandó lehet vagy változó lehet. Az elemek elem állandó feszültséget ad, a generátorok vagy transzformátorok tekercsei váltakozó feszültséget adnak.
Fő összetevők
Az áramkör összes alkotóeleme egy elektromágneses folyamatban vesz részt. Feltételesen három csoportra osztják őket.
- Az elsődleges villamos energia és a jelek a nem elektromágneses energiát elektromos energiává alakíthatják. Például egy galvanikus elem, egy elem, egy elektromechanikus generátor.
- A szekunder típusnak mind a bemeneten, mind a kimeneten elektromos energia van. Csak a paraméterek változnak - feszültség és áram, alak, nagyság és frekvencia. Ilyen például az egyenirányítók, inverterek, transzformátorok.
- Az aktív energia fogyasztói megváltoztatják az elektromos áramot világításra vagy hőre. Ezek elektrotermikus eszközök, lámpák, ellenállások, elektromos motorok.
- A kiegészítő alkatrészek közé tartoznak a kapcsolóberendezések, mérőműszerek, összekötő elemek és huzal.
Az elektromos hálózat alapja az áramkör. Ez egy grafikus rajz, amely feltételes képeket és elemek megnevezéseit és azok összekapcsolását tartalmazza. Ezeket a GOST 2.721-74 - 2.758-81 szabvány szerint hajtják végre
A legegyszerűbb kapcsolási rajz galvanikus cellát tartalmaz. Vezetékekkel egy izzólámpát kapcsolóval csatlakoztatnak hozzá. Az áram és a feszültség mérésére benne van egy voltmérő és egy ampermérő.
Áramkör osztályozása
Az elektromos áramköröket az összetettség típusa szerint osztályozzuk: egyszerű (nem elágazó) és komplex (elágazó). Van egy osztás DC és AC áramkörökre, valamint szinuszos és nem szinuszos. Az elemek jellege alapján lineárisak és nemlineárisak. A váltakozó áramú vezetékek lehetnek egyfázisú és háromfázisúak.
Elágazó és nem elágazó
Az el nem ágazott áramkör minden elemében ugyanaz az áram folyik.A legegyszerűbb elágazó vonal három ágból és két csomópontból áll. Mindegyik ágnak megvan a saját árama. Az ágot egy láncnak olyan szakaszának tekintik, amelyet két csomópont között egymáshoz kapcsolt elemek alkotnak. A csomópont az a pont, ahol a három ág konvergál.
Ha van egy pont a diagramon két vonal metszéspontjában, akkor két vonal elektromos csatlakoztatása van ezen a ponton. Ha a csomópont nincs megjelölve, a lánc nincs elágazva.
Lineáris és nemlineáris
Olyan elektromos áramkört, amelyben a fogyasztók függetlenek a feszültség értékétől és az áram irányától, és valamennyi komponens lineáris, lineárisnak nevezzük. Egy ilyen áramkör elemei tartalmaznak függő és független áram- és feszültségforrásokat. Lineárisan egy elem ellenállása nem függ az áramtól, például egy elektromos kemencétől.
A nemlineáris passzív elemeknél az áramok és a feszültség irányától függnek, legalább egy nemlineáris elemük van. Például az izzólámpa ellenállása függ a feszültség túlfeszültségétől és az áramerősségtől.
Az ábra megnevezése
A felszerelés megkezdése előtt meg kell tanulmányozni a szabályozási kísérő dokumentumokat. A séma lehetővé teszi, hogy a termék teljes tulajdonságait ábécé és grafikus megjelölésekkel továbbadhassa a felhasználónak, amelyeket egyetlen tervezési dokumentáció nyilvántartásába vettek be.
További dokumentumokat csatolunk a rajzhoz. A listájuk ábécé sorrendben, a digitális rajzolással, vagy külön lapként megjelölhető. Osztályozza a tíz típusú áramkört, az elektrotechnikában általában három fő áramkört használnak.
- A funkcionális minimális részletességgel rendelkezik. A csomópontok fő funkcióit téglalap ábrázolja, betűjelöléssel.
- Az áramköri rajz részletesen bemutatja a használt elemek tervezését, valamint azok csatlakozásait és érintkezőit. A szükséges paraméterek megjeleníthetők közvetlenül a diagramon vagy külön dokumentumban. Ha a telepítésnek csak egy része van feltüntetve, akkor ez egysoros diagram, amikor az összes elem meg van jelölve - teljes.
- A kapcsolási rajzban használja az elemek helyzetmegjelöléseit, elhelyezkedését, beépítési módját és sorrendjét.
A kapcsolási rajzok elolvasásához meg kell ismerni a grafikai szimbólumokat. Az elemeket összekötő vezetékeket vonalak jelzik. A folyamatos vonal a vezetékek általános kifejezése. Fölött fel lehet tüntetni a fektetési módszer, az anyag, a feszültség, az áram adatait. Egy egyvezetékes áramkörnél a vezetők csoportját szaggatott vonal képviseli. Az elején és a végén jelölje meg a huzal jelölését és a csatlakozás helyét.
A vezeték függőleges bevágása jelzi a vezetők számát. Ha háromnál több van, akkor végezzen digitális kijelölést. A szaggatott vonal jelzi a vezérlőáramköröket, a biztonsági hálózatot, az evakuálást, a vészvilágítást.
Az ábrán látható kapcsoló úgy néz ki, mint egy kör jobbra dőlve. A kötőjel típusa és száma meghatározza az eszköz paramétereit.
A fő rajzokon kívül vannak egyenértékű áramkörök.
Három fázisú áramkörök
Az elektromos áramkörök között mind az egyfázisú, mind a többfázisú rendszerek gyakoriak. A többfázisú áramkör minden részét azonos áramérték jellemzi, és fázisként hívják. Az elektrotechnika megkülönbözteti e fogalom két fogalmát. Az első a háromfázisú rendszer közvetlen alkotóeleme. A második érték sinusoidálisan változik.
A háromfázisú áramkör az a többfázisú váltakozó áramú rendszerek egyike, ahol ugyanazon frekvencia szinuszos EMF-ek (elektromotoros erők) hatnak, amelyek időben egymáshoz képest eltolódnak egy bizonyos fázisszöggel. Egy háromfázisú generátor, három teljesítmény-vevő és összekötő vezetékek tekercsei képezik.
Az ilyen áramkörök biztosítják az elektromos energia előállítását, továbbítását, elosztását és a következő előnyökkel járnak:
- a villamosenergia-termelés és -szállítás nyereségessége az egyfázisú rendszerhez képest;
- egyszerű mágneses mező generálása, amely egy háromfázisú aszinkron villamos motor működéséhez szükséges;
- ugyanaz a generátorkészlet két üzemi feszültséget bocsát ki - egyenes és fázis.
A háromfázisú rendszer előnyös, ha nagy távolságokon továbbítják az áramot. Ezenkívül az anyagfelhasználás sokkal alacsonyabb, mint az egyfázisú. A fő fogyasztók a transzformátorok, indukciós motorok, átalakítók, indukciós kemencék, erős fűtő- és erőművek. Az egyfázisú, alacsony fogyasztású készülékek közül meg lehet említeni a szerszámokat, izzólámpákat, háztartási készülékeket, tápegységeket.
A háromfázisú áramkört a rendszer jelentős egyensúlya jellemzi. A fázisok összekapcsolásának módszerei megkapják a "csillag" és a "háromszög" szerkezetét. Az elektromos gépek generálásának fázisát általában egy csillag, a fogyasztókat egy csillag és egy háromszög kapcsolja össze.
Az elektromos áramkörökben hatályos törvények
A diagramokon az áramok irányát nyilak jelzik. A számításhoz meg kell határoznia a feszültségek, az áramok és az EMF irányát. A villamosmérnöki számítás során a következő alapvető törvényeket kell figyelembe venni:
- Az áram egyenes szakaszának Ohm-törvénye, amely meghatározza az elektromotor erő, a forrás feszültsége és a vezetőben áramló áram, valamint maga a vezető ellenállása közötti összefüggést.
- Az összes áram és feszültség megtalálásához használja a Kirchhoff szabályokat, amelyek az áramkör bármely részének áramai és feszültsége között működnek.
- A Joule - Lenz törvény meghatározza az elektromos áram hőhatását.
DC áramkörökben az elektromotor erő iránya negatív potenciálról pozitívra mutat. Az irányba vegye a pozitív töltések mozgását. Ebben az esetben a nyíl a nagyobb potenciálról a kisebbre irányul. A feszültséget mindig az árammal azonos irányba kell irányítani.
A szinuszos áramkörökben az EMF-et, a feszültséget és az áramot féláramú árammennyiséggel jelzik, miközben az nem változtatja meg az irányát. A potenciális különbség hangsúlyozása érdekében ezeket a „+” és „-” jelek jelzik.
Hogyan számítják ki az elektromos áramkört?
A számítási út sok módszerre oszlik, amelyeket a gyakorlatban használnak:
- Ohm törvényén és Kirchhoff szabályain alapuló módszer;
- módszer hurokáramok meghatározására;
- egyenértékű transzformációk fogadása;
- a védővezetők ellenállásának mérési módszere;
- a csomóponti potenciál kiszámítása;
- azonos generátor módszer és mások.
Az egyszerű elektromos áramkör Ohm törvénye szerinti kiszámításának alapja az áramszilárdság meghatározása egy külön szakaszban, ismert vezetők ellenállásával és egy adott feszültséggel.
A probléma feltétele szerint ismertek az áramkörhöz csatlakoztatott R1, R2, R3, R4, R5, R6 ellenállások ellenállóképességei (az ampermérő ellenállásának figyelembevétele nélkül). Ki kell számítani a J1, J2 ... J6 áramerősséget.
A diagram három egymást követő szakaszból áll. Sőt, a második és a harmadik ága is van. Ezen szakaszok ellenállását R1, R ', R ”-vel jelöljük. A teljes ellenállás akkor egyenlő az ellenállások összegével:
R = R1 + R '+ R ”ahol
R ' - a párhuzamosan kapcsolt ellenállások teljes ellenállása R2, R3, R4.
R ” - az ellenállások teljes ellenállása R5 és R6.
A párhuzamos csatlakozás törvénye alapján kiszámoljuk az ellenállást R ”és R”.
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R ”= 1 / R5 + 1 / R6
Az el nem ágazott áramkörben az áram erősségének meghatározásához, az adott feszültségnél a teljes ellenállás ismeretében, a következő képletet használhatja:
I = U / R, akkor I = I1
Az egyes ágakban az áramerősség kiszámításához meg kell határozni a feszültséget a szekvenciális áramkörök szakaszaiban az Ohmi törvény szerint:
U1 = IR1; U2 = IR ”; U3 = IR ”;
Ismerve az egyes szakaszok feszültségét, kiszámítható az egyes ágak áramerőssége:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Időnként meg kell találni a szakaszok ellenállását ismert feszültség, áramszilárdság, más szakaszok ellenállása alapján, vagy ki kell számítani a feszültséget a rendelkezésre álló ellenállás és az aktuális adatok alapján.
A módszerek fő része a számítások egyszerűsítésére irányul. Ezt az egyenletrendszerek vagy maga a rendszer adaptálásával érik el. Az elektromos áramkörök kiszámítását különféle módon hajtják végre, az összetettségük osztályától függően.
