Sähköpiiri ja sen elementit

Sähköpiirissä on oltava sähköisesti varautuneiden hiukkasten liikkeen lähde, jota kutsutaan sähkövirraksi. Toisin sanoen sähkövirralla on oltava oma patogeeni. Tällainen virran heräte, jota kutsutaan lähteeksi (generaattori), on olennainen osa sähköpiiriä.

Sähkövirta voi aiheuttaa erilaisia ​​vaikutuksia luonnossa – esimerkiksi se saa hehkulamput hehkumaan, ohjaa lämmityslaitteita ja sähkömoottoreita. Kaikkia näitä laitteita ja laitteita kutsutaan sähkövirran vastaanottimiksi. Koska virta kulkee niiden läpi, eli ne sisältyvät sähköpiiriin, vastaanottimet ovat myös piirin osia.

Virran kulku edellyttää, että lähteen ja nielun välillä on yhteys, mikä saadaan aikaan sähköjohtojen avulla, jotka ovat sähköpiirin kolmas tärkeä komponentti.

Sähköpiiri - joukko laitteita, jotka on suunniteltu sähkövirran kulkua varten. Piirin muodostavat energialähteet (generaattorit), energiankuluttajat (kuormat), energiansiirtojärjestelmät (johdot).

Sähköpiiri on joukko laitteita ja esineitä, jotka muodostavat polun sähköä, sähkömagneettisia prosesseja, joita voidaan kuvata käyttämällä sähkömotorisen voiman, virran ja jännitteen käsitettä.

Yksinkertaisin sähköasennus koostuu lähteestä (galvaanikenno, akku, generaattori jne.), kuluttajista tai sähköenergian vastaanottimet (hehkulamput, sähkölämmittimet, sähkömoottorit jne.) ja liitäntäjohdot, jotka yhdistävät jännitelähteen liittimet kuluttajan liittimiin. Nämä. sähköpiiri - joukko toisiinsa kytkettyjä sähköenergian lähteitä, vastaanottimia ja johtoja, jotka yhdistävät ne (siirtolinja).

Kuva. 1. Sähkökaavio

Sähköpiiri on jaettu sisäisiin ja ulkoisiin osiin. Itse sähköenergian lähde kuuluu sähköpiirin sisäiseen osaan. Piirin ulkoinen osa sisältää kytkentäjohdot, kuluttajat, veitsikytkimet, kytkimet, sähkömittarit, eli kaiken, mikä on kytketty sähköenergian lähteen liittimiin.

Sähkövirta voi kulkea vain suljetussa sähköpiirissä. Virran katkeaminen missä tahansa kohdassa aiheuttaa sähkövirran pysähtymisen.

Alla Sähköpiirit tasavirralla sähkötekniikassa ne tarkoittavat piirejä, joissa virta ei muuta suuntaaan, eli EMF-lähteiden napaisuutta, jossa se on vakio.

Vaihtovirran sähköpiirit -kohdassa tarkoitetaan piirejä, joissa virtaa ajan myötä muuttuva virta (vrt. vaihtovirta). 

Piirin teholähteitä ovat galvaaniset kennot, sähköakut, sähkömekaaniset generaattorit, lämpösähköiset generaattorit, valokennot jne. Nykytekniikassa sähkögeneraattoreita käytetään pääasiassa energianlähteinä. Kaikissa virtalähteissä on sisäinen vastus jonka arvo on pieni verrattuna sähköpiirin muiden elementtien resistanssiin.

DC-vastaanottimet ovat sähkömoottoreita, jotka muuttavat sähköenergian mekaaniseksi energiaksi, lämmitys- ja valaistuslaitteita, elektrolyysilaitoksia jne.

Apuvälineinä sähköpiiri sisältää päälle- ja poiskytkentälaitteet (esim. kytkimet), sähkösuureiden mittauslaitteet (esim. ampeerimittarit ja volttimittarit), suojalaitteet (esim. sulakkeet).

Kaikille sähkövastaanottimille on tunnusomaista sähköiset parametrit, joista tärkeimmät ovat jännite ja teho. Sähkövastaanottimen normaalia toimintaa varten se on huollettava Nimellisjännite. 

Sähköpiirin elementit on jaettu aktiivisiin ja passiivisiin. KYLLÄ sähköpiirin aktiivisia elementtejä ovat ne, joissa EMF indusoituu (EMF-lähteet, sähkömoottorit, akut latauksen aikana jne.). KYLLÄ passiivisia elementtejä ovat sähkövastaanottimet ja liitäntäjohdot.

Piirejä käytetään perinteisesti edustamaan sähköpiirejä. Näissä kaavioissa lähteet, vastaanottimet, johdot ja kaikki muut sähköpiirin laitteet ja elementit on merkitty käyttämällä tavanomaisia ​​symboleja (graafisia merkintöjä), jotka on tehty tietyllä tavalla.

GOST 18311-80:n mukaan:

Virtalähdepiiri - sähköpiiri, joka sisältää elementtejä, joiden toiminnallinen tarkoitus on sähköenergian pääosan tuottaminen tai siirto, sen jakelu, muuntaminen muun tyyppiseksi energiaksi tai sähköenergiaksi muilla parametriarvoilla.

Sähkötuotteen (laitteen) apupiiri - eri toiminnallisiin tarkoituksiin tarkoitettu sähköpiiri, joka ei ole sähkötuotteen (laitteen) tehosähköpiiri.

Sähköinen ohjauspiiri - sähkötuotteen (laitteen) apupiiri, jonka toiminnallinen tarkoitus on aktivoida sähkölaitteita ja (tai) yksittäisiä sähkölaitteita tai -laitteita tai muuttaa niiden parametrien arvoja.

Sähköinen signaalipiiri — sähkötuotteen (laitteen) apupiiri, jonka toiminnallinen tarkoitus on aktivoida merkinantolaitteita.

Sähköinen mittauspiiri - sähkötuotteen (laitteen) apupiiri, jonka toiminnallinen tarkoitus on mitata ja (tai) rekisteröidä parametriarvoja ja (tai) vastaanottaa tietoa sähkötuotteen (laitteen) tai sähkölaitteen mittauksista. laitteet.

Topologisten ominaisuuksien mukaan sähköpiirit jaetaan:

• yksinkertaiselle (yksipiiriselle), kaksisolmuiselle ja kompleksiselle (moniketjuinen, monisolmuinen, litteä (litteä) ja tilavuus);

• kaksinapainen, kahdella ulkoisella ulostulolla (kaksinapainen ja moninapainen, sisältää enemmän kuin kaksi ulkoista lähtöä (nelinapainen, moninapainen).

Energian lähteet ja vastaanottajat (kuluttajat) piiriteorian näkökulmasta ovat bipolaarisia, koska kaksi napaa, joiden kautta ne lähettävät tai vastaanottavat energiaa, ovat tarpeellisia ja riittäviä toimiakseen. Yhtä tai toista kaksipääteistä verkkoa kutsutaan aktiiviseksi, jos se sisältää lähteen, tai passiiviseksi - jos se ei sisällä lähdettä (piirin vasen ja oikea osa).

Laitteet, jotka siirtävät tehoa lähteistä vastaanottimiin, ovat nelinapaisia, koska niissä on oltava vähintään neljä puristinta virran siirtämiseksi generaattorista kuormaan. Yksinkertaisin energiansiirtolaite on johdot.

Aktiiviset ja passiiviset kaksinapaiset verkot sähköpiirissä

Yleistetty ekvivalenttipiirikaavio

Sähköpiirin elementeille, joilla on sähkövastus ja joita kutsutaan vastuksiksi, on tunnusomaista ns virta-jännite -ominaisuus - elementin napojen jännitteen riippuvuus siinä olevasta virrasta tai virran riippuvuus elementissä sen liittimien jännitteestä.

Jos elementin resistanssi on vakio millä tahansa siinä olevan virran arvolla ja millä tahansa siihen syötetyn jännitteen arvolla, niin virta-jännite-ominaisuus on suora ja sellaista elementtiä kutsutaan lineaarielementiksi.

Yleensä resistanssi riippuu sekä virrasta että jännitteestä… Yksi syy tähän on langan resistanssin muutos, kun virta kulkee sen läpi sen lämpenemisen vuoksi. Lämpötilan noustessa johtimen vastus kasvaa. Mutta koska monissa tapauksissa tämä riippuvuus on merkityksetön, elementtiä pidetään lineaarisena.

Sähköpiiri, jonka osien sähkövastus ei riipu arvoista ja nykyiset suunnat ja jännitteitä piirissä kutsutaan lineaariseksi sähköpiiriksi... Tällainen piiri koostuu vain lineaarisista elementeistä ja sen tilaa kuvataan lineaarisilla algebrallisilla yhtälöillä.

Jos piirielementin resistanssi riippuu merkittävästi virrasta tai jännitteestä, niin virta-jännite-ominaisuus on epälineaarinen, ja tällaista elementtiä kutsutaan epälineaariseksi elementiksi.

Sähköpiiriä, jonka vähintään yhden osion sähköinen resistanssi riippuu tämän piirin osan virtojen ja jännitteiden arvoista tai suunnasta, kutsutaan nimellä epälineaarinen sähköpiiri… Tällainen piiri sisältää vähintään yhden epälineaarisen elementin.

Sähköpiirien ominaisuuksia kuvattaessa luodaan suhde sähkömoottorivoiman (EMF), jännitteiden ja virtojen arvojen välille piirissä resistanssien, induktanssien, kapasitanssien ja piirin rakentamismenetelmän arvojen kanssa.

Sähköpiirejä analysoitaessa käytetään seuraavia piirien topologisia parametreja:

• haara - sähköpiirin osa, jonka läpi virtaa sama sähkövirta;
• solmu - sähköpiirin haarojen risteys. Yleensä paikkaa, jossa kaksi haaraa on yhdistetty, ei kutsuta solmuksi, vaan linkiksi (tai kytkettäväksi solmuksi), ja solmu yhdistää vähintään kolme haaraa;
• piiri - sarja sähköpiirin haaroja, jotka muodostavat suljetun polun, jossa yksi solmuista on sekä polun alku että loppu, ja muut kohtaavat vain kerran.

Vanha opetusnauha. Yksi vanhan "Sähkötekniikka elektroniikan perusteilla" -opetusnauhan seitsemästä osasta, joka julkaistiin vuonna 1973.koulutarviketehtaalta:

Sähköiset ja magneettiset piirit tasavirralla