Električni krog in njegovi elementi

V električnem krogu mora obstajati vir gibanja električno nabitih delcev, ki ga imenujemo električni tok. Z drugimi besedami, električni tok mora imeti svojega patogena. Takšen vzbujalnik toka, imenovan vir (generator), je sestavni del električnega tokokroga.

Električni tok lahko povzroči različne učinke v naravi – povzroči na primer žarenje žarnic z žarilno nitko, poganja grelne naprave in elektromotorje. Vse te naprave in naprave se imenujejo sprejemniki električnega toka. Ker po njih teče tok, torej so vključeni v električni tokokrog, so tudi sprejemniki elementi vezja.

Pretok toka zahteva povezavo med virom in ponorom, ki se izvaja z električnimi žicami, ki so tretja pomembna komponenta električnega tokokroga.

Električni tokokrog - niz naprav, namenjenih za prehod električnega toka. Tokokrog tvorijo viri energije (generatorji), porabniki energije (obremenitve), sistemi za prenos energije (žice).

Električni tokokrog je niz naprav in predmetov, ki tvorijo pot za elektrika, elektromagnetni procesi, ki jih lahko opišemo s konceptom elektromotorne sile, toka in napetosti.

Najenostavnejšo električno napeljavo sestavljajo vir (galvanski člen, baterija, generator itd.), porabniki oz sprejemniki električne energije (žarnice z žarilno nitko, električni grelniki, elektromotorji itd.) in priključne žice, ki povezujejo sponke vira napetosti s sponkami porabnika. te. električni tokokrog — niz med seboj povezanih virov električne energije, sprejemnikov in žic, ki jih povezujejo (dalekovod).

sl. 1. Električni diagram

Električni krog je razdeljen na notranji in zunanji del. Sam vir električne energije spada v notranji del električnega kroga. Zunanji del tokokroga so priključne žice, porabniki, nožna stikala, stikala, električni števci, torej vse, kar je priključeno na sponke vira električne energije.

Električni tok lahko teče samo v sklenjenem električnem krogu. Prekinitev tokokroga na kateri koli točki povzroči ustavitev električnega toka.

Spodaj Električna vezja z enosmernim tokom v elektrotehniki pomenijo tokokroge, v katerih tok ne spreminja svoje smeri, to je polarnosti virov EMF, v katerih je konstanten.

Pod električnimi tokokrogi za izmenični tok so tokokrogi, v katerih teče tok, ki se spreminja s časom (prim. izmenični tok). 

Viri energije za tokokrog so galvanski členi, električni akumulatorji, elektromehanski generatorji, termoelektrični generatorji, fotocelice itd. V sodobni tehnologiji se kot viri energije uporabljajo predvsem električni generatorji. Vsi napajalniki imajo notranji upor katerega vrednost je majhna v primerjavi z uporom drugih elementov električnega tokokroga.

DC sprejemniki so elektromotorji, ki pretvarjajo električno energijo v mehansko, naprave za ogrevanje in razsvetljavo, naprave za elektrolizo itd.

Kot pomožna oprema električni tokokrog vključuje naprave za vklop in izklop (na primer stikala), instrumente za merjenje električnih veličin (na primer ampermetre in voltmetre), zaščitne naprave (na primer varovalke).

Za vse električne sprejemnike so značilni električni parametri, glavni pa sta napetost in moč. Za normalno delovanje električnega sprejemnika je potrebno vzdrževanje Nazivna napetost. 

Elemente električnega tokokroga delimo na aktivne in pasivne. DA med aktivne elemente električnega tokokroga sodijo tisti, v katerih se inducira EMF (izvori EMF, elektromotorji, baterije med polnjenjem ipd.). DA pasivni elementi vključujejo električne sprejemnike in povezovalne žice.

Vezja se uporabljajo za konvencionalno predstavitev električnih vezij. Na teh diagramih so viri, sprejemniki, žice in vse druge naprave in elementi električnega tokokroga označeni z uporabo običajnih simbolov (grafičnih oznak), izdelanih na določen način.

Po GOST 18311-80:

Napajalni tokokrog - električni tokokrog, ki vsebuje elemente, katerih funkcionalni namen je proizvodnja ali prenos glavnega dela električne energije, njena distribucija, pretvorba v drugo vrsto energije ali v električno energijo z drugimi vrednostmi parametrov.

Pomožni tokokrog električnega izdelka (naprave) - električni tokokrog za različne funkcionalne namene, ki ni močnostni električni tokokrog električnega izdelka (naprave).

Električno krmilno vezje - pomožno vezje električnega izdelka (naprave), katerega funkcionalni namen je aktiviranje električne opreme in (ali) posameznih električnih izdelkov ali naprav ali spreminjanje vrednosti njihovih parametrov.

Električni signalni tokokrog - pomožni tokokrog električnega izdelka (naprave), katerega funkcionalni namen je aktiviranje signalnih naprav.

Električno merilno vezje - pomožno vezje električnega izdelka (naprave), katerega funkcionalni namen je merjenje in (ali) registracija vrednosti parametrov in (ali) prejemanje informacij o meritvah električnega izdelka (naprave) ali električne opremo.

Glede na topološke značilnosti delimo električna vezja na:

• za preproste (enokrožne), dvovozliščne in zapletene (večverižne, večvozliščne, ravne (ravne) in volumetrične);

• dvopolni, z dvema zunanjima izhodoma (dvopolni in večpolni, ki vsebujejo več kot dva zunanja izhoda (štiripolni, večpolni).

Viri in sprejemniki (porabniki) energije so z vidika teorije vezij bipolarni, saj sta za njihovo delovanje potrebna in zadostna dva pola, preko katerih oddajajo ali sprejemajo energijo. Eno ali drugo dvokončno omrežje se imenuje aktivno, če vsebuje vir, ali pasivno - če ne vsebuje vira (levi in ​​desni del vezja).

Naprave, ki prenašajo moč od virov do sprejemnikov, so štiripolne, ker morajo imeti vsaj štiri sponke za prenos moči od generatorja do bremena. Najenostavnejša naprava za prenos energije so žice.

Aktivna in pasivna dvopolna omrežja v električnem tokokrogu

Generalizirani diagram ekvivalentnega vezja

Za elemente električnega tokokroga, ki imajo električni upor in se imenujejo upori, je značilna tako imenovana tokovno-napetostna karakteristika - odvisnost napetosti na sponkah elementa od toka v njem ali odvisnost toka v elementu na napetost na njegovih sponkah.

Če je upor elementa konstanten pri kateri koli vrednosti toka v njem in kateri koli vrednosti napetosti, ki se nanjo nanaša, je tokovno-napetostna karakteristika ravna črta in tak element imenujemo linearni element.

Na splošno je upor odvisen od toka in napetosti ... Eden od razlogov za to je sprememba upora žice, ko skozi njo teče tok zaradi njenega segrevanja. Z zvišanjem temperature se upornost prevodnika poveča. Ker pa je v mnogih primerih ta odvisnost nepomembna, se element šteje za linearnega.

Električni tokokrog, katerega električni upor odsekov ni odvisen od vrednosti in trenutne smeri in napetosti v tokokrogu imenujemo linearni električni tokokrog ... Takšen tokokrog je sestavljen le iz linearnih elementov, njegovo stanje pa opisujejo linearne algebraične enačbe.

Če je upor elementa vezja bistveno odvisen od toka ali napetosti, je tokovno-napetostna karakteristika nelinearna in tak element imenujemo nelinearni element.

Električno vezje, katerega električni upor vsaj enega od odsekov je odvisen od vrednosti ali smeri tokov in napetosti v tem odseku vezja, se imenuje nelinearno električno vezje… Tako vezje vsebuje vsaj en nelinearni element.

Pri opisu lastnosti električnih tokokrogov se vzpostavi razmerje med vrednostmi elektromotorne sile (EMS), napetosti in tokov v tokokrogu z vrednostmi uporov, induktivnosti, kapacitivnosti in načinom gradnje tokokroga.

Pri analizi električnih tokokrogov se uporabljajo naslednji topološki parametri tokokrogov:

• veja - odsek električnega tokokroga, skozi katerega teče isti električni tok;
• vozlišče - stičišče vej električnega tokokroga. Običajno se mesto, kjer sta povezani dve veji, ne imenuje vozlišče, temveč povezava (ali preklopno vozlišče), vozlišče pa povezuje vsaj tri veje;
• vezje — niz vej električnega vezja, ki tvori zaprto pot, v kateri je eno od vozlišč hkrati začetek in konec poti, druga pa se srečata samo enkrat.

Star izobraževalni trak. Eden od 7 delov stare izobraževalne kasete "Elektrotehnika z osnovami elektronike", izdane leta 1973.iz tovarne šolskih potrebščin:

Električna in magnetna vezja z enosmernim električnim tokom