Při zajišťování nového bytu nebo domu, při aktualizaci nebo opravě bydlení je třeba se zabývat prvky určenými pro tok elektrického proudu. Je důležité vědět, co je elektrický obvod, z čeho se skládá, proč je obvod potřebný a jaké výpočty je třeba provést.
Co jsou elektrické obvody?
Elektrický obvod je komplex různých propojených prvků. Je určen pro tok elektrického proudu, kde dochází k přechodům. Pohyb elektronů je poskytován přítomností rozdílu potenciálu a může být popsán pomocí termínů, jako je napětí a proud.
Vnitřní obvod je zajištěn připojením napětí jako zdroje energie. Zbývající prvky tvoří externí síť. Pro pohyb nábojů v polním zdroji energie je vyžadována vnější síla. Může to být vinutí generátoru, transformátoru nebo galvanického zdroje.
Aby takový systém fungoval správně, musí být jeho obvod uzavřen, jinak nebude proud protékat. To je předpoklad pro koordinovaný provoz všech zařízení. Ne každý obvod může být elektrickým obvodem. Například uzemňovací nebo ochranné vedení není takové, protože v normálním režimu neproudí žádný proud. Mohou být nazývány elektrickými podle principu činnosti. V případě nouze jimi protéká proud a obvod se uzavře a opouští zem.
V závislosti na zdroji energie může být napětí v obvodu konstantní nebo proměnné. Baterie prvků dává konstantní napětí a vinutí generátorů nebo transformátorů dává střídavé napětí.
Hlavní komponenty
Všechny komponenty v obvodu jsou zapojeny do jednoho elektromagnetického procesu. Jsou podmíněně rozděleny do tří skupin.
- Primární zdroje elektrické energie a signálů mohou přeměnit neelektromagnetickou energii na elektrickou energii. Například galvanický článek, baterie, elektromechanický generátor.
- Sekundární typ, jak na vstupu, tak na výstupu, má elektrickou energii. Změní se pouze jeho parametry - napětí a proud, jejich tvar, velikost a frekvence. Příklady zahrnují usměrňovače, invertory, transformátory.
- Spotřebitelé aktivní energie přeměňují elektrický proud na osvětlení nebo teplo. Jedná se o elektrotermická zařízení, lampy, odpory, elektrické motory.
- Pomocné komponenty zahrnují spínací zařízení, měřicí přístroje, spojovací prvky a vodič.
Základem elektrické sítě je obvod. Jedná se o grafický výkres, který obsahuje podmíněné obrázky a označení prvků a jejich propojení. Provádějí se podle GOST 2.721-74 - 2.758-81
Nejjednodušší schéma zapojení zahrnuje galvanický článek. Pomocí drátů je k ní pomocí přepínače připojena žárovka. K měření proudu a napětí je v něm zahrnut voltmetr a ampérmetr.
Klasifikace obvodů
Elektrické obvody jsou klasifikovány podle typu složitosti: jednoduché (nerozvětvené) a komplexní (rozvětvené). Tam je rozdělení na DC a střídavé obvody, stejně jako sinusoidální a nesinusoidální. Podle povahy prvků jsou lineární a nelineární. Vedení střídavého proudu může být jednofázové a třífázové.
Rozvětvené a nerozvětvené
Ve všech prvcích nerozvětveného obvodu teče stejný proud.Nejjednodušší rozvětvená linka obsahuje tři větve a dva uzly. Každá větev má svůj vlastní proud. Větev je definována jako část řetězce, která je tvořena řadově spojenými prvky uzavřenými mezi dvěma uzly. Uzel je bod, ve kterém se tři větve sbíhají.
Pokud je na diagramu na průsečíku dvou čar tečka, je v tomto bodě elektrické spojení dvou čar. Pokud uzel není označen, řetěz je nerozvětvený.
Lineární a nelineární
Elektrický obvod, ve kterém jsou spotřebitelé nezávislí na hodnotě napětí a směru proudu a všechny komponenty jsou lineární, se nazývá lineární. Prvky takového obvodu zahrnují závislé a nezávislé zdroje proudů a napětí. V lineárním provedení nezávisí odpor prvku na proudu, například elektrické peci.
V nelineárních, pasivních prvcích závisí na hodnotách směru proudů a napětí, mají alespoň jeden nelineární prvek. Například odpor žárovky závisí na přepětí napětí a proudu.
Označení prvků v diagramu
Před zahájením instalace zařízení je nutné prostudovat regulační doprovodné dokumenty. Schéma umožňuje uživateli sdělit úplné vlastnosti produktu pomocí abecedních a grafických označení zapsaných do jediného registru projektové dokumentace.
K výkresu jsou připojeny další dokumenty. Jejich seznam lze označit v abecedním pořadí s digitálním tříděním na samotném výkresu nebo jako samostatný list. Klasifikujte deset typů obvodů, v elektrotechnice se obvykle používají tři hlavní obvody.
- Funkční má minimální detaily. Hlavní funkce uzlů jsou reprezentovány obdélníkem s označení písmen.
- Schéma zapojení podrobně zobrazuje návrh použitých prvků, jakož i jejich připojení a kontakty. Potřebné parametry lze zobrazit přímo na diagramu nebo v samostatném dokumentu. Pokud je uvedena pouze část instalace, jedná se o jednořádkový diagram, když jsou označeny všechny prvky - kompletní.
- V schématu zapojení použijte poziční označení prvků, jejich umístění, způsob instalace a pořadí.
Abyste mohli číst schémata zapojení, musíte znát grafické symboly. Vodiče, které spojují prvky, jsou znázorněny čarami. Plná čára je obecný termín pro zapojení. Nad ním mohou být uvedena data o způsobu pokládky, materiálu, napětí, proudu. Pro jednořádkový obvod je skupina vodičů znázorněna přerušovanou čarou. Na začátku a na konci označte označení drátu a místo jeho připojení.
Svislé drážky na kabelové lince ukazují počet vodičů. Pokud existují více než tři, proveďte digitální označení. Čárkovaná čára označuje řídicí obvody, síť zabezpečení, evakuaci, nouzové osvětlení.
Spínač v diagramu vypadá jako kruh se sklonem doprava. Parametry zařízení určují typ a počet pomlček.
Kromě hlavních výkresů existují i ekvivalentní obvody.
Třífázové elektrické obvody
Mezi elektrickými obvody jsou běžné jednofázové i vícefázové systémy. Každá část vícefázového obvodu je charakterizována stejnou proudovou hodnotou a nazývá se fází. Elektrotechnika rozlišuje mezi dvěma koncepty tohoto termínu. První je přímá součást třífázového systému. Druhá je hodnota, která se sinusoidálně mění.
Třífázový obvod je jedním z vícefázových střídavých systémů, kde působí sinusové EMF (elektromotorické síly) stejné frekvence, které jsou v čase vůči sobě posunuty o určitý fázový úhel. Je tvořeno vinutím třífázového generátoru, třemi přijímači energie a spojovacími dráty.
Tyto obvody slouží k zajištění výroby elektrické energie pro její přenos, distribuci a mají následující výhody:
- ziskovost výroby a přepravy elektřiny ve srovnání s jednofázovým systémem;
- jednoduchá generace magnetického pole, která je nezbytná pro provoz třífázového asynchronního elektrického motoru;
- stejná sada generátoru dává dvě provozní napětí - lineární a fázovou.
Třífázový systém je výhodný při přenosu elektřiny na velké vzdálenosti. Kromě toho je spotřeba materiálu mnohem nižší než u jedné fáze. Hlavními spotřebiteli jsou transformátory, indukční motory, konvertory, indukční pece, výkonné teplárny a elektrárny. Mezi jednofázovými nízkoenergetickými zařízeními lze zaznamenat elektrické nářadí, žárovky, domácí spotřebiče, napájecí zdroje.
Třífázový obvod je charakterizován významnou rovnováhou systému. Metody spojování fází získaly strukturu „hvězdy“ a „trojúhelníku“. Fáze výroby elektrických strojů jsou obvykle spojeny „hvězdou“ a fáze spotřebitelů „hvězdou“ a „trojúhelníkem“.
Platné zákony v elektrických obvodech
V diagramech je směr proudů označen šipkami. Chcete-li vypočítat, musíte vzít pokyny pro napětí, proudy, EMF. Při výpočtu v elektrotechnice se používají následující základní zákony:
- Ohmův zákon pro přímý úsek obvodu, který určuje vztah mezi elektromotorickou silou, napětím zdroje s proudem proudícím ve vodiči a odporem samotného vodiče.
- Chcete-li najít všechny proudy a napětí, použijte Kirchhoffova pravidla, která fungují mezi proudy a napětím kterékoli části elektrického obvodu.
- Zákon Joule - Lenz kvantifikuje tepelný účinek elektrického proudu.
Ve stejnosměrných obvodech ukazuje směr působení elektromotorické síly od záporného k pozitivnímu. Pro směr se pohybujte kladnými náboji. V tomto případě je šipka směřována z většího potenciálu na menší. Napětí je vždy směrováno stejným směrem jako proud.
V sinusoidních EMF obvodech je napětí a proud indikováno pomocí polovičního cyklu proudu, zatímco nemění svůj směr. Pro zdůraznění možného rozdílu jsou označeny znaky „+“ a „-“.
Jak se počítá elektrický obvod?
Cesta výpočtu je rozdělena do mnoha metod, které se v praxi používají:
- metoda založená na Ohmově právu a pravidlech Kirchhoffa;
- způsob určování smyčkových proudů;
- příjem ekvivalentních transformací;
- metodika pro měření odporu ochranných vodičů;
- výpočet uzlových potenciálů;
- stejná metoda generátoru a další.
Základem pro výpočet jednoduchého elektrického obvodu podle Ohmova zákona je stanovení proudové síly v oddělené sekci se známým odporem vodičů a daným napětím.
Podle stavu problému jsou známy odpory rezistorů R1, R2, R3, R4, R5, R6 připojené k obvodu (aniž by byl brán v úvahu odpor ampérmetru). Je nutné vypočítat proudovou sílu J1, J2 ... J6.
V diagramu jsou tři po sobě jdoucí části. Kromě toho má druhá a třetí větev. Odpory těchto sekcí jsou označeny jako R1, R ', R “. Pak se celkový odpor rovná součtu odporů:
R = R1 + R '+ R “kde
R ' - celkový odpor paralelně zapojených odporů R2, R3, R4.
R “ - celkový odpor rezistorů R5 a R6.
Pomocí zákona o paralelním připojení vypočítáme odpor R 'a R'.
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R ”= 1 / R5 + 1 / R6
K určení síly proudu v nerozvětveném obvodu, který zná celkový odpor při daném napětí, můžete použít následující vzorec:
I = U / R, pak I = I1
Pro výpočet aktuální síly v jednotlivých větvích je třeba podle Ohmova zákona stanovit napětí na sekcích sekvenčních obvodů:
U1 = IR1; U2 = IR '; U3 = IR “;
Známe napětí konkrétních sekcí, je možné vypočítat proudovou sílu na jednotlivých větvích:
I2 = U2 / R2; 13 = U2 / R3; 14 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Někdy je nutné zjistit odpor sekcí známými parametry napětí, proudové síly, rezistence jiných sekcí nebo provést výpočet napětí z dostupných údajů o odporu a proudu.
Hlavní část metod je zaměřena na zjednodušení výpočtů. Toho je dosaženo přizpůsobením systémů rovnic nebo samotného schématu. Výpočet elektrických obvodů se provádí různými způsoby, v závislosti na třídě jejich složitosti.
