Kun järjestät uutta asuntoa tai taloa, kunnostat tai korjaat asuntoja, on käsiteltävä elementtejä, jotka on suunniteltu sähkövirtaa varten. On tärkeää tietää, mikä on sähköpiiri, mistä se koostuu, miksi virtapiiriä tarvitaan ja mitkä laskelmat on suoritettava.
Mitä ovat sähköpiirit
Sähköpiiri on yhdistelmä eri elementtejä. Se on suunniteltu sähkövirralle, missä esiintyy transientteja. Elektronien liike saadaan aikaan potentiaalieron läsnä ollessa, ja se voidaan kuvata termeillä kuten jännite ja virta.
Sisäinen piiri saadaan kytkemällä jännite virtalähteeksi. Loput elementit muodostavat ulkoisen verkon. Varauksien liikkumiseen kentän virtalähteessä tarvitaan ulkoinen voima. Tämä voi olla generaattorin, muuntajan tai galvaanisen lähteen käämitys.
Jotta tällainen järjestelmä toimisi oikein, sen piiri on suljettava, muuten virta ei virtaa. Tämä on edellytys kaikkien laitteiden koordinoidulle toiminnalle. Kaikki piirit eivät voi olla sähköpiirejä. Esimerkiksi maa- tai suojajohdot eivät ole sellaisia, koska niiden läpi ei virtaa normaalisti virtaa. Niitä voidaan kutsua sähköisiksi toimintaperiaatteella. Hätätilanteessa virta kulkee niiden läpi, ja piiri sulkeutuu ja menee maahan.
Virtalähteestä riippuen piirin jännite voi olla vakio tai muuttuva. Kennojen akku tarjoaa tasaisen jännitteen, ja generaattoreiden tai muuntajien käämit tarjoavat vaihtojännitteen.
Pääkomponentit
Kaikki piirin komponentit osallistuvat yhteen sähkömagneettiseen prosessiin. Ne on tavallisesti jaettu kolmeen ryhmään.
- Ensisijaiset sähköenergian lähteet ja signaalit voivat muuntaa ei-sähkömagneettisen energian sähköenergiaksi. Esimerkiksi galvaaninen kenno, akku, sähkömekaaninen generaattori.
- Sekundäärisessä tyypissä, sekä tulossa että lähdössä, on sähköenergiaa. Vain sen parametrit muuttuvat - jännite ja virta, niiden muoto, suuruus ja taajuus. Esimerkki olisi tasasuuntaajat, invertterit, muuntajat.
- Aktiiviset energiankuluttajat muuttavat sähkövirran valoksi tai lämmöksi. Nämä ovat sähkötermisiä laitteita, lamppuja, vastuksia, sähkömoottoreita.
- Apukomponentteihin kuuluvat kytkinlaitteet, mittauslaitteet, liitoselementit ja johto.
Yksinkertaisin linjapiiri sisältää galvaanisen kennon. Johtimien avulla siihen kytketään hehkulamppu kytkimen kautta. Virran ja jännitteen mittaamiseksi siihen sisältyy volttimittari ja ampeerimittari.
Piiriluokitus
Sähköpiirit luokitellaan monimutkaisuuden tyypin mukaan: yksinkertainen (haarautumaton) ja monimutkainen (haarautunut). On jako DC- ja AC-piireihin sekä sini- ja ei-sinimuotoisiin.Elementtien luonteen perusteella ne ovat lineaarisia ja epälineaarisia. Vaihtovirtajohdot voivat olla yksi- ja kolmivaiheisia.
Haarautunut ja haarautumaton
Sama virta kulkee haaroittamattoman piirin kaikissa osissa. Yksinkertaisin haarautunut viiva sisältää kolme haaraa ja kaksi solmua. Jokaisella haaralla on oma virransa. Haara määritellään ketjun osaksi, joka muodostuu sarjaan kytketyistä elementeistä, jotka on suljettu kahden solmun väliin. Solmu on kohta, jossa kolme haaraa yhtyy.
Jos kaavioon asetetaan piste kahden suoran leikkauspisteessä, tässä paikassa on näiden kahden linjan sähköliitäntä. Jos solmua ei ole merkitty, ketju ei ole haarautunut.
Lineaarinen ja epälineaarinen
Sähköpiiriä, jossa kuluttajat eivät ole riippuvaisia jännitteen arvosta ja virtojen suunnasta ja kaikki komponentit ovat lineaarisia, kutsutaan lineaariseksi. Tällaisen piirin elementit sisältävät riippuvaisia ja riippumattomia virtojen ja jännitteiden lähteitä. Lineaarisesti elementin vastus ei riipu virrasta, esimerkiksi sähköuunista.
Epälineaarisissa passiiviset elementit riippuvat virtojen ja jännitteiden suunnan arvoista, niillä on ainakin yksi epälineaarinen elementti. Esimerkiksi hehkulampun resistanssiin vaikuttavat jännitepiirit ja virtasyötöt.
Kaavion elementtien nimitykset
Lisäasiakirjat liitetään piirustukseen. Heidän luettelonsa voidaan ilmoittaa aakkosjärjestyksessä digitaalisen lajittelun avulla itse piirustuksessa tai erillisellä arkilla. Kymmenen tyyppistä piiriä luokitellaan; sähkötekniikassa käytetään yleensä kolmea pääpiiriä.
- Toiminnallisella on vähän yksityiskohtia. Solmujen päätoiminnot on kuvattu suorakulmiossa, jossa on kirjainmerkinnät.
- Kaaviokuva esittää yksityiskohtaisesti käytettyjen elementtien suunnittelun sekä niiden liitännät ja koskettimet. Vaaditut parametrit voidaan näyttää suoraan kaaviossa tai erillisessä asiakirjassa. Jos vain osa asennuksesta on ilmoitettu, tämä on yksirivinen kaavio, kun kaikki elementit on merkitty - täydellinen.
- Kytkentäkaaviossa käytetään elementtien viitetunnuksia, niiden sijaintia, asennusmenetelmää ja järjestystä.
Sähköpiirien lukemiseksi sinun on tiedettävä tavanomaiset graafiset symbolit. Elementit yhdistävät johdot on esitetty viivoilla. Kiinteä viiva on johdotuksen yleinen nimitys. Sen yläpuolella voi olla tietoja laskemismenetelmästä, materiaalista, jännitteestä, virrasta. Yhden linjan kaaviossa johdinryhmä näytetään katkoviivalla. Ilmoita alussa ja lopussa langan merkintä ja kytkentäpaikka.
Vaijerilinjan pystysuorat lovet osoittavat johtojen lukumäärän. Jos niitä on enemmän kuin kolme, suoritetaan digitaalinen nimitys. Katkoviiva tarkoittaa ohjauspiirejä, turvaverkkoa, evakuointia, hätävalaistusta.
Kaavion kytkin näyttää ympyrältä, jonka viiva on kallistettu oikealle. Viivojen tyypin ja lukumäärän perusteella määritetään laitteen parametrit.
Pääpiirustusten lisäksi on olemassa vastaavia piirejä.
Kolmivaiheiset sähköpiirit
Sähköpiirien joukossa sekä yksivaiheiset että monivaiheiset järjestelmät ovat yleisiä. Jokaiselle monivaiheisen piirin osalle on tunnusomaista sama virta-arvo, ja sitä kutsutaan vaiheeksi. Sähkötekniikka erottaa tämän termin kahdesta käsitteestä. Ensimmäinen on kolmivaiheisen järjestelmän suora komponentti. Toinen on arvo, joka muuttuu sinimuotoisesti.
Kolmivaiheinen piiri on yksi monivaiheisista vaihtojärjestelmistä, jossa toimii saman taajuuden sinimuotoinen EMF (sähkömoottorivoima), jotka siirtyvät ajassa toisiinsa nähden tietyllä vaihekulmalla. Se muodostuu kolmivaiheisen generaattorin, kolmen tehovastaanottimen ja liitosjohtojen käämeistä.
Tällaiset piirit palvelevat sähköenergian tuottamista sen siirtämistä, jakelua varten, ja niillä on seuraavat edut:
- sähkön tuotannon ja kuljetuksen kustannustehokkuus verrattuna yksivaiheiseen järjestelmään;
- yksinkertainen magneettikentän tuottaminen, joka on välttämätön kolmivaiheisen asynkronisen sähkömoottorin toiminnalle;
- sama generaattorisarja tuottaa kaksi käyttöjännitettä - linjan ja vaiheen.
Kolmivaiheinen järjestelmä on hyödyllinen, kun sähköä siirretään pitkiä matkoja. Lisäksi materiaalien kulutus on paljon pienempi kuin yksivaiheisten. Tärkeimmät kuluttajat ovat muuntaja, asynkroniset sähkömoottorit, muuntimet, induktiouunit, tehokkaat lämmitys- ja voimalaitokset. Yksivaiheisista pienitehoisista laitteista voidaan mainita sähkötyökalut, hehkulamput, kodinkoneet, virtalähteet.
Kolmivaiheinen piiri erottuu järjestelmän merkittävästä tasapainosta. Menetelmät vaiheiden yhdistämiseksi saivat rakenteen "tähti" ja "kolmio". Yleensä sähkökoneiden tuottamisen vaiheet on kytketty "tähdellä" ja kuluttajien vaiheet "tähdellä" ja "kolmiolla".
Sähköpiireissä voimassa olevat lait
- Ohmin laki piirin suorasta osasta, joka määrittää suhteen sähkömoottorin voiman, lähteen jännitteen ja johtimessa virtaavan virran ja itse johtimen vastuksen välillä.
- Löydät kaikki virrat ja jännitteet Kirchhoffin sääntöjen avulla, jotka toimivat virtojen ja minkä tahansa sähköpiirin osan jännitteiden välillä.
- Joule-Lenz-laki määrittelee sähkövirran lämpövaikutuksen.
Tasavirtaisissa piireissä sähkömoottorin voiman suunta ilmoitetaan negatiivisesta positiiviseen potentiaaliin. Suunta otetaan positiivisten varausten liikkeeksi. Tällöin nuoli on suunnattu suuremmasta potentiaalista alempaan. Jännite ohjataan aina samaan suuntaan kuin virta.
Sinimuotoisissa EMF-piireissä jännite ja virta merkitään käyttämällä virran puolisykliä, mutta se ei muuta suuntaa. Potentiaalierojen korostamiseksi ne on merkitty merkeillä "+" ja "-".
Kuinka sähköpiirit lasketaan
- Ohmin lakiin ja Kirchhoffin sääntöihin perustuva menetelmä;
- menetelmä silmukkavirtojen määrittämiseksi;
- vastaavien muunnosten vastaanotto;
- menetelmä suojajohtimien resistanssin mittaamiseksi;
- solmupotentiaalien laskeminen;
- identtinen generaattorimenetelmä ja muut.
Perus yksinkertaisen sähköpiirin laskemiseksi Ohmin lain mukaan on virranvoimakkuuden määrittäminen erillisessä osassa, jossa on tunnettu johtimien vastus ja annettu jännite.
Ongelman tilan mukaan piiriin kytkettyjen vastusten R1, R2, R3, R4, R5, R6 vastukset ovat tunnettuja (ottamatta huomioon ampermetrin vastusta). On tarpeen laskea virtojen J1, J2… J6 voimakkuus.
Kaaviossa on kolme peräkkäistä osaa. Lisäksi toisella ja kolmannella on seurauksia. Näiden osien resistanssit merkitään R1, R ', R ". Sitten kokonaisresistanssi on yhtä suuri kuin vastusten summa:
R = R1 + R '+ R "missä
R ' - rinnakkain kytkettyjen vastusten kokonaisvastus R2, R3, R4.
R " - vastusten kokonaisvastus R5 ja R6.
Rinnakkaisliitännän lain avulla lasketaan vastus R 'ja R ".
1 / R '= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R "= 1 / R5 + 1 / R6
Voit määrittää haaroittamattoman piirin nykyisen voimakkuuden tietäen kokonaisvastuksen tietyllä jännitteellä käyttämällä seuraavaa kaavaa:
I = U / R, sitten I = I1
Yksittäisten haarojen nykyisen voimakkuuden laskemiseksi sinun on määritettävä sarjapiirien osien jännite Ohmin lain mukaan:
U1 = IR1; U2 = IR '; U3 = IR ";
Tietäen tiettyjen osien jännitteen, voit laskea nykyisen voimakkuuden yksittäisillä haaroilla:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Joskus on tarpeen selvittää osien vastus tunnettujen jännitteen, virran voimakkuuden, muiden osien vastuksen parametrien avulla tai tehdä jännite laskelmaksi käytettävissä olevien vastustietojen ja virran voimakkuuden perusteella.
Suurin osa menetelmistä on tarkoitettu laskelmien yksinkertaistamiseen. Tämä saavutetaan mukauttamalla yhtälöjärjestelmät tai itse piiri. Sähköpiirien laskenta suoritetaan eri tavoin niiden monimutkaisuusluokan mukaan.
