Elektrický obvod – sada zařízení (Prvky), určený pro řízený pohyb elektrických nábojů (elektrický proud) a související elektromagnetické procesy.
Elektrický obvod slouží ke generování, přenosu a přeměně elektrické (elektromagnetické) energie a signálů.
Hlavními prvky elektrického obvodu jsou zdroje, přijímače a přenosová vedení.
Zdroj elektrické energie a signálů – zařízení, které přeměňuje různé druhy neelektromagnetické energie na energii elektromagnetickou (galvanický článek, baterie, elektromechanický generátor).
Přijímač elektrické energie a elektrických signálů – zařízení, které přeměňuje elektrickou energii na jiné formy energie (elektrotermická zařízení, elektrické lampy, rezistory, elektromotory).
Přenosové vedení elektrické energie a elektrických signálů – vodiče (materiály, média s volnými náboji) a elektromagnetická pole, pomocí kterých se uskutečňuje přenos elektrické energie a signálů ze zdrojů do přijímačů.
Kromě toho mohou být prvky elektrického obvodu převodní, spínací a měřicí přístroje (přístroje).
Měnič elektrické energie – zařízení, které převádí parametry (napětí, proud, jejich tvar, velikost, frekvence) elektromagnetická energie (transformátory, usměrňovače, měniče, frekvenční měniče).
Spínací zařízení určené ke změně režimu provozu elektrického obvodu: vypínání a zapínání zdrojů, přijímačů, změna parametrů sekcí obvodu. Jedná se o stykače, spínače, spínače, odpojovače.
Měřicí přístroje – zařízení pro měření různých parametrů elektromagnetických procesů probíhajících v elektrickém obvodu (ampérmetry, voltmetry, wattmetry atd.).
Schéma elektrického obvodu – grafické znázornění elektrického obvodu obsahující podmíněné obrazy jeho prvků a znázorňující zapojení těchto prvků.
ESKD “Podmíněné grafické symboly v diagramech”. GOST 2.721-74 – 2.758-81.
Přijímače, zdroje:
– DC generátor elektromechanického typu;
Spínací zařízení:
– normálně otevřený kontakt;
– normálně zavřený kontakt;
indikační nástroje (A, V, W):
Zařízení s převodníkem:
–diodový můstek (celovlnný usměrňovač);
Schéma elektrického obvodu – schéma elektrického obvodu znázorňující zapojení skutečných prvků tohoto obvodu.
Příklad. Nejjednodušším elektrickým obvodem je galvanický článek připojený k žárovce přes spínač pomocí spojovacích vodičů. Pro měření napětí a proudu je součástí obvodu voltmetr a ampérmetr.
Funkční (konstrukční, blokové schéma) – schéma elektrického obvodu znázorňující zapojení jednotlivých bloků složitého elektrického obvodu, které plní určité funkce (zesílit, opravit, invertovat atd.)
bipolární – část elektrického obvodu, která je uvažována s ohledem na libovolné dvě svorky.
Čtyřpólový – část elektrického obvodu se dvěma vstupními a dvěma výstupními svorkami.
Aktivní obvod – část elektrického obvodu, ve kterém pracují zdroje elektrické energie.
pasivní obvod – část elektrického obvodu, ve kterém není zdroj elektrické energie.
Ekvivalentní obvod elektrického obvodu
Funkční ani schematické schéma elektrických obvodů neodráží kvantitativní stránku elektromagnetických procesů, které probíhají v prvcích obvodu a které určují způsob činnosti tohoto obvodu bez ohledu na konstrukci a fyzikální povahu těchto prvků.
Substituční schéma(vypočítaný matematický model, ekvivalent)elektrický obvod–schéma elektrického obvodu, znázorňující zapojení abstraktních, ideálních prvků, s dostatečnou aproximací, zobrazující elektromagnetické děje v elektrickém obvodu.
V teorii elektrických obvodů jsou skutečné prvky, které tvoří elektrický obvod, nahrazeny abstraktními ideálními prvky s určitými vlastnostmi.
Tento článek je pro ty, kteří právě začínají studovat teorii elektrických obvodů. Jako vždy nepůjdeme do džungle vzorců, ale pokusíme se vysvětlit základní pojmy a podstatu věcí důležitých pro pochopení. Takže vítejte ve světě elektrických obvodů!
Chcete každý den více užitečných informací a čerstvých zpráv? Připojte se k nám na telegramu.
Elektrické obvody
Elektrický obvod je soubor zařízení, kterými protéká elektrický proud.
Uvažujme o nejjednodušším elektrickém obvodu. Z čeho se skládá? Má generátor – zdroj proudu, přijímač (například žárovku nebo elektromotor) a také přenosový systém (vodiče). Aby se obvod stal obvodem a ne souborem vodičů a baterií, musí být jeho prvky propojeny vodiči. Proud může protékat pouze uzavřeným okruhem. Uveďme ještě jednu definici:
Elektrický obvod – Jedná se o vzájemně propojený zdroj proudu, přenosová vedení a přijímač.
Zdroj, jímka a vodiče jsou samozřejmě nejjednodušší možností pro elementární elektrický obvod. Ve skutečnosti různé obvody obsahují mnohem více prvků a pomocných zařízení: rezistory, kondenzátory, nožové spínače, ampérmetry, voltmetry, spínače, kontaktní připojení, transformátory a tak dále.
Mimochodem, o tom, co je transformátor, si přečtěte v samostatném článku na našem blogu.
Podle jakého základního kritéria lze rozdělit všechny elektrické obvody? Stejné jako aktuální! Jsou tam řetězy trvalý aktuální, ale existuje – variabilní. V obvodu stejnosměrného proudu nemění svůj směr, polarita zdroje je konstantní. Střídavý proud se v průběhu času periodicky mění, a to jak ve směru, tak ve velikosti.
Nyní se všude používá střídavý proud. O tom, co pro to Nikola Tesla udělal, si přečtěte v našem článku.
Prvky elektrických obvodů
Všechny prvky elektrických obvodů lze rozdělit na aktivní a pasivní. Aktivní prvky obvodu jsou ty prvky, které indukují EMF. Patří mezi ně zdroje proudu, baterie a elektromotory. Pasivní prvky – propojovací vodiče a elektrické přijímače.
Přijímače a zdroje proudu jsou z hlediska topologie obvodu dvoupólové prvky (dvoukoncové). Pro jejich provoz jsou zapotřebí dva póly, kterými přenášejí nebo přijímají elektrickou energii. Zařízení, kterými proud protéká ze zdroje do přijímače, jsou kvadrupóly. K přenosu energie z jedné dvouterminálové sítě do druhé potřebují minimum 4 kontaktu, respektive pro příjem a vysílání.
Rezistory jsou prvky elektrického obvodu, které mají odpor. Obecně platí, že všechny prvky skutečných obvodů, až po nejmenší spojovací vodič, mají odpor. To však lze ve většině případů zanedbat a prvky elektrického obvodu lze při výpočtu považovat za ideální.
Existují symboly pro znázornění prvků obvodu ve schématech.
Mimochodem, více o síle proudu, napětí, odporu a Ohmově zákonu pro prvky elektrického obvodu si přečtěte v samostatném článku.
Voltampérové charakteristiky je základní charakteristikou prvků obvodu. Jedná se o závislost napětí na svorkách prvku na proudu, který jím prochází. Je-li charakteristika proud-napětí přímka, pak se o prvku říká, že je lineární. Obvod sestávající z lineárních prvků je lineární elektrický obvod. Nelineární elektrický obvod je takový obvod, jehož odpor úseků závisí na hodnotách a směru proudů.
Jaké jsou způsoby připojení prvků elektrického obvodu? Bez ohledu na to, jak složitý je obvod, prvky v něm jsou zapojeny buď sériově, nebo paralelně.
Při řešení problémů a analýze obvodů se používají následující koncepty:
- Větev – úsek obvodu, podél kterého protéká stejný proud;
- Uzel – připojení větví řetězu;
- Obrys – sled větví, které tvoří uzavřenou cestu. V tomto případě je jeden z uzlů začátkem i koncem cesty a ostatní uzly se v okruhu objeví pouze jednou.
Abyste pochopili, která je která, podívejte se na obrázek:
Mimochodem! Pro naše čtenáře je nyní sleva 10 %. jakýkoli druh práce
Klasifikace elektrických obvodů
Podle jejich účelu jsou elektrické obvody:
- Silové elektrické obvody;
- Elektrické řídicí obvody;
- Elektrické měřicí obvody;
Silové obvody určené pro přenos a rozvod elektrické energie. Jsou to silové obvody, které vedou proud ke spotřebiteli.
Také obvody jsou rozděleny podle síly proudu v nich. Pokud například proud v obvodu překročí 5 ampér, pak je obvod napájen. Když kliknete na konvici zapojenou do zásuvky, uzavřete napájecí obvod.
Elektrické řídicí obvody nejsou napájeny a jsou určeny k ovládání nebo změně provozních parametrů elektrických přístrojů a zařízení. Příkladem řídicího obvodu je monitorovací, řídicí a signalizační zařízení.
Elektrické měřicí obvody určený k zaznamenávání změn parametrů elektrických zařízení.
Výpočet elektrických obvodů
Vypočítat obvod znamená najít všechny proudy v něm. Pro výpočet elektrických obvodů existují různé metody: Kirchhoffovy zákony, metoda smyčkových proudů, metoda uzlových potenciálů a další. Uvažujme aplikaci metody smyčkového proudu na příkladu konkrétního obvodu.
Nejprve vybereme obvody a označíme v nich proud. Směr proudu lze zvolit libovolně. V našem případě ve směru hodinových ručiček. Poté pro každý obrys sestavíme rovnice podle 2. Kirchhoffova zákona. Rovnice jsou sestaveny následovně: Proud smyčky se vynásobí odporem smyčky, k výslednému výrazu se přičtou součiny proudu ostatních smyček a celkové odpory těchto smyček. Pro naše schéma:
Výsledný systém je řešen dosazením počátečních dat problému. Proudy ve větvích původního obvodu najdeme jako algebraický součet smyčkových proudů
Ať už potřebujete vypočítat jakýkoli obvod, naši specialisté vám vždy pomohou vyrovnat se s úkoly. Najdeme všechny proudy pomocí Kirchhoffova pravidla a vyřešíme libovolný příklad přechodových procesů v elektrických obvodech. Užijte si učení s námi!
