Yeni bir daire veya ev düzenlerken, konutu yenilerken veya yenilerken, elektrik akımı akışı için tasarlanmış unsurlarla uğraşmak gerekir. Bir elektrik devresinin ne olduğunu, nelerden oluştuğunu, bir devreye neden ihtiyaç duyulduğunu ve hangi hesaplamaların yapılması gerektiğini bilmek önemlidir.
elektrik devreleri nelerdir
Bir elektrik devresi, birbirine bağlı farklı elemanların bir kompleksidir. Geçici olayların meydana geldiği elektrik akımı akışı için tasarlanmıştır. Elektronların hareketi, potansiyel bir farkın varlığı ile sağlanır ve voltaj ve akım gibi terimler kullanılarak tanımlanabilir.
Gerilimin güç kaynağı olarak bağlanmasıyla dahili devre sağlanır. Öğelerin geri kalanı harici bir ağ oluşturur. Alanın güç kaynağındaki yüklerin hareketi için harici bir kuvvet gerekli olacaktır. Bu, bir jeneratörün, bir transformatörün veya bir galvanik kaynağın sargısı olabilir.
Böyle bir sistemin doğru çalışması için devresinin kapalı olması gerekir, aksi takdirde akım akmaz. Bu, tüm cihazların koordineli çalışması için bir ön koşuldur. Her devre bir elektrik devresi olamaz. Örneğin, topraklama veya koruma hatları böyle değildir çünkü normalde içlerinden akım geçmez. Eylem prensibi ile elektrik olarak adlandırılabilirler. Acil bir durumda, akım içlerinden geçer ve devre kapanır, toprağa girer.
Güç kaynağına bağlı olarak devredeki voltaj sabit veya değişken olabilir. Hücre pili sabit voltaj sağlar ve jeneratörlerin veya transformatörlerin sargıları alternatif voltaj sağlar.
Ana bileşenler
Bir devredeki tüm bileşenler tek bir elektromanyetik sürece katılır. Geleneksel olarak üç gruba ayrılırlar.
- Birincil elektrik enerjisi kaynakları ve sinyalleri, elektromanyetik olmayan enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilir. Örneğin, bir galvanik hücre, pil, elektromekanik jeneratör.
- Hem girişte hem de çıkışta ikincil tip elektrik enerjisine sahiptir. Sadece parametreleri değişir - voltaj ve akım, şekilleri, büyüklükleri ve frekansları. Bir örnek doğrultucular, invertörler, transformatörler olacaktır.
- Aktif enerji tüketicileri, elektrik akımını aydınlatmaya veya ısıya dönüştürür. Bunlar elektrotermal cihazlar, lambalar, dirençler, elektrik motorlarıdır.
- Yardımcı bileşenler arasında anahtarlama cihazları, ölçüm cihazları, bağlantı elemanları ve bir kablo bulunur.
En basit hat devresi bir galvanik hücre içerir. Teller yardımıyla, bir akkor lamba bir anahtar aracılığıyla ona bağlanır. Akım ve voltajı ölçmek için, içinde bir voltmetre ve bir ampermetre bulunur.
Devre sınıflandırması
Elektrik devreleri karmaşıklık türüne göre sınıflandırılır: basit (dallanmamış) ve karmaşık (dallı). DC ve AC devrelerinin yanı sıra sinüzoidal ve sinüzoidal olmayan bir bölünme vardır.Elementlerin doğasına bağlı olarak, doğrusaldırlar ve doğrusal değildirler. AC hatları tek fazlı ve üç fazlı olabilir.
Dallı ve dalsız
Dallanmamış bir devrenin tüm elemanlarında aynı akım akar. En basit dallı çizgi, üç dal ve iki düğüm içerir. Her şubenin kendi akımı vardır. Dal, iki düğüm arasına yerleştirilmiş seri bağlantılı elemanlardan oluşan bir zincirin bir bölümü olarak tanımlanır. Düğüm, üç dalın birleştiği noktadır.
Diyagrama iki doğrunun kesişim noktasında bir nokta konursa, bu yerde iki doğrunun elektriksel bağlantısı vardır. Düğüm işaretlenmemişse, zincir dallanmamıştır.
Doğrusal ve doğrusal olmayan
Tüketicilerin gerilim değerine ve akımların yönüne bağlı olmadığı ve tüm bileşenlerinin doğrusal olduğu bir elektrik devresine doğrusal denir. Böyle bir devrenin elemanları, bağımlı ve bağımsız akım ve voltaj kaynaklarını içerir. Doğrusal olarak, bir elemanın direnci, örneğin bir elektrikli fırın gibi akıma bağlı değildir.
Doğrusal olmayan, pasif elemanlar, akımların ve gerilimlerin yönünün değerlerine bağlıdır, en az bir doğrusal olmayan elemana sahiptir. Örneğin, bir akkor lambanın direnci, voltaj dalgalanmalarından ve akım dalgalanmalarından etkilenir.
Diyagramdaki elemanların tanımları
Ek belgeler çizime eklenmiştir. Listeleri, çizimin kendisinde veya ayrı bir sayfada dijital sıralama ile alfabetik sırayla gösterilebilir. On tip devre sınıflandırılır; elektrik mühendisliğinde genellikle üç ana devre kullanılır.
- Fonksiyonel minimal detaya sahiptir. Düğümlerin ana işlevleri, harf atamaları olan bir dikdörtgen ile gösterilir.
- Şematik diyagram, kullanılan elemanların tasarımını ve bunların bağlantılarını ve kontaklarını ayrıntılı olarak gösterir. Gerekli parametreler doğrudan şema üzerinde veya ayrı bir belgede görüntülenebilir. Kurulumun yalnızca bir kısmı belirtilirse, bu, tüm öğeler belirtildiğinde - eksiksiz olduğunda tek satırlık bir şemadır.
- Bağlantı şemasında, elemanların referans tanımları, yerleri, kurulum yöntemi ve sırası kullanılır.
Elektrik devrelerini okumak için geleneksel grafik sembollerini bilmeniz gerekir. Elemanları birbirine bağlayan teller çizgilerle gösterilmiştir. Düz çizgi, kablolama için genel bir tanımdır. Yukarıda, döşeme yöntemi, malzeme, voltaj, akım hakkında veriler gösterilebilir. Tek hat şeması için, bir grup iletken kesik çizgi ile gösterilmiştir. Başında ve sonunda, telin işaretini ve bağlantı yerini belirtin.
Tel hattındaki dikey çentikler tel sayısını gösterir. Üçten fazla varsa, dijital atama yapılır. Kesik çizgi, kontrol devrelerini, bir güvenlik ağını, tahliyeyi, acil durum aydınlatmasını gösterir.
Şemadaki anahtar, sağa eğik bir çizgiye sahip bir daireye benziyor. Tire tipi ve sayısı ile cihazın parametreleri belirlenir.
Ana çizimlere ek olarak eşdeğer devreler de vardır.
Üç fazlı elektrik devreleri
Elektrik devreleri arasında hem tek fazlı hem de çok fazlı sistemler yaygındır. Çok fazlı devrenin her parçası aynı akım değeri ile karakterize edilir ve faz olarak adlandırılır. Elektrik mühendisliği bu terimin iki kavramı arasında ayrım yapar. Birincisi, üç fazlı bir sistemin doğrudan bir bileşenidir. İkincisi sinüzoidal olarak değişen bir değerdir.
Üç fazlı bir devre, aynı frekanstaki sinüzoidal EMF'nin (elektromotor kuvveti) belirli bir faz açısı ile birbirine göre zaman içinde kaydırıldığı çok fazlı AC sistemlerinden biridir. Üç fazlı bir jeneratörün, üç güç alıcısının ve bağlantı tellerinin sargılarından oluşur.
Bu tür devreler, iletimi, dağıtımı için elektrik enerjisinin üretilmesini sağlamaya hizmet eder ve aşağıdaki avantajlara sahiptir:
- tek fazlı bir sisteme kıyasla elektrik üretmenin ve taşımanın maliyet etkinliği;
- üç fazlı asenkron elektrik motorunun çalışması için gerekli olan basit bir manyetik alan üretimi;
- aynı jeneratör seti, hat ve faz olmak üzere iki çalışma voltajı üretir.
Üç fazlı sistem, elektriği uzun mesafelerde iletirken faydalıdır. Ayrıca, malzeme tüketimi tek fazlı olanlara göre çok daha düşüktür. Ana tüketiciler transformatörler, asenkron elektrik motorları, dönüştürücüler, endüksiyon ocakları, güçlü ısıtma ve enerji santralleridir. Tek fazlı düşük güçlü cihazlar arasında elektrikli el aletleri, akkor lambalar, ev aletleri, güç kaynakları not edilebilir.
Üç fazlı devre, sistemin önemli bir dengesi ile ayırt edilir. Aşamaları bağlama yöntemleri "yıldız" ve "üçgen" yapısını aldı. Genellikle, elektrikli makinelerin üretim aşamaları bir "yıldız" ile bağlanır ve tüketicilerin fazları bir "yıldız" ve bir "üçgen" ile bağlanır.
Elektrik devrelerinde yürürlükte olan yasalar
- Elektromotor kuvvet, kaynağın voltajı ile iletkende akan akım ve iletkenin kendisinin direnci arasındaki ilişkiyi belirleyen bir devrenin düz bölümü için Ohm yasası.
- Tüm akımları ve gerilimleri bulmak için, elektrik devresinin herhangi bir bölümünün akımları ve gerilimleri arasında işleyen Kirchhoff kurallarını kullanın.
- Joule – Lenz yasası, bir elektrik akımının termal etkisini ölçer.
Doğru akım devrelerinde, elektromotor kuvvetin hareket yönü negatiften pozitif potansiyele gösterilir. Yön, pozitif yüklerin hareketi olarak alınır. Bu durumda ok, daha yüksek bir potansiyelden daha düşük olana yönlendirilir. Gerilim her zaman akımla aynı yöne yönlendirilir.
Sinüzoidal EMF devrelerinde voltaj ve akım, yönünü değiştirmeden akımın yarım döngüsü kullanılarak gösterilir. Potansiyellerdeki farkı vurgulamak için "+" ve "-" işaretleri ile gösterilirler.
Elektrik devreleri nasıl hesaplanır
- Ohm yasasına ve Kirchhoff kurallarına dayanan bir yöntem;
- döngü akımlarını belirleme yöntemi;
- eşdeğer dönüşümlerin alınması;
- koruyucu iletkenlerin direncini ölçmek için yöntem;
- düğüm potansiyellerinin hesaplanması;
- özdeş jeneratör yöntemi ve diğerleri.
Ohm yasasına göre basit bir elektrik devresini hesaplamanın temeli, iletkenlerin bilinen bir direnci ve belirli bir voltaj ile ayrı bir bölümde akım gücünün belirlenmesidir.
Problemin durumuna göre devreye bağlı R1, R2, R3, R4, R5, R6 dirençlerinin dirençleri bilinmektedir (ampermetrenin direnci dikkate alınmadan). J1, J2… J6 akımlarının gücünü hesaplamak gerekir.
Şemada birbirini takip eden üç bölüm vardır. Ayrıca, ikinci ve üçüncünün sonuçları vardır. Bu bölümlerin dirençleri R1, R ', R " olarak gösterilecektir. O zaman toplam direnç, dirençlerin toplamına eşittir:
R = R1 + R '+ R"nerede
R' - paralel bağlı dirençlerin toplam direnci R2, R3, R4.
" - dirençlerin toplam direnci R5 ve R6.
Paralel bağlantı yasasını kullanarak direnci hesaplıyoruz R' ve R ".
1 / R'= 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4
1 / R "= 1 / R5 + 1 / R6
Dallanmamış bir devredeki akım gücünü belirlemek için, belirli bir voltajdaki toplam direnci bilerek aşağıdaki formülü kullanabilirsiniz:
ben = U / R, sonra ben = ben1
Tek tek dallardaki akım gücünü hesaplamak için, Ohm yasasına göre seri devrelerin bölümlerindeki voltajı belirlemeniz gerekir:
U1 = IR1; U2 = IR'; U3 = IR ";
Belirli bölümlerin voltajını bilerek, ayrı dallardaki akım gücünü hesaplayabilirsiniz:
I2 = U2 / R2; I3 = U2 / R3; I4 = U2 / R4; I5 = U3 / R5; I6 = U3 / R6
Bazen, bilinen voltaj, akım gücü, diğer bölümlerin direnci parametreleri ile bölümlerin direncini bulmak veya mevcut direnç verilerini ve akım gücünü kullanarak bir voltaj hesaplaması yapmak gerekir.
Yöntemlerin ana kısmı, hesaplamaları basitleştirmeyi amaçlamaktadır. Bu, denklem sistemlerini veya devrenin kendisini uyarlayarak elde edilir. Elektrik devrelerinin hesaplanması, karmaşıklık sınıfına bağlı olarak çeşitli şekillerde gerçekleştirilir.
