Elektros grandinė ir jos elementai

Elektrinėje grandinėje turi būti elektra įkrautų dalelių judėjimo šaltinis, kuris vadinamas elektros srove. Kitaip tariant, elektros srovė turi turėti savo patogeną. Toks srovės žadintuvas, vadinamas šaltiniu (generatoriumi), yra neatskiriama elektros grandinės dalis.

Elektros srovė gamtoje gali sukelti įvairius efektus – pavyzdžiui, ji priverčia švyti kaitrines lemputes, varo šildymo įrenginius ir elektros variklius. Visi šie prietaisai ir įrenginiai vadinami elektros srovės imtuvais. Kadangi per juos teka srovė, tai yra, jie yra įtraukti į elektros grandinę, imtuvai taip pat yra grandinės elementai.

Srovės srautas reikalauja, kad būtų ryšys tarp šaltinio ir kriauklės, o tai pasiekiama naudojant elektros laidus, kurie yra trečiasis svarbus elektros grandinės komponentas.

Elektros grandinė - prietaisų rinkinys, skirtas elektros srovei praleisti. Grandinę sudaro energijos šaltiniai (generatoriai), energijos vartotojai (apkrovos), energijos perdavimo sistemos (laidai).

Elektros grandinė yra prietaisų ir objektų rinkinys, kuris sudaro kelią elektros, elektromagnetiniai procesai, kuriuos galima apibūdinti naudojant elektrovaros jėgos, srovės ir įtampos sąvoką.

Paprasčiausia elektros instaliacija susideda iš šaltinio (galvaninio elemento, akumuliatoriaus, generatoriaus ir kt.), vartotojų arba elektros energijos imtuvai (kaitinamosios lempos, elektriniai šildytuvai, elektros varikliai ir kt.) ir jungiamieji laidai, jungiantys įtampos šaltinio gnybtus su vartotojo gnybtais. Šie. elektros grandinė – tarpusavyje sujungtų elektros energijos šaltinių, imtuvų ir juos jungiančių laidų visuma (perdavimo linija).

Fig. 1. Elektros schema

Elektros grandinė yra padalinta į vidines ir išorines dalis. Pats elektros energijos šaltinis priklauso vidinei elektros grandinės daliai. Išorinėje grandinės dalyje yra jungiamieji laidai, vartotojai, peilių jungikliai, jungikliai, elektros skaitikliai, tai yra viskas, kas prijungta prie elektros energijos šaltinio gnybtų.

Elektros srovė gali tekėti tik uždaroje elektros grandinėje. Nutraukus grandinę bet kuriame taške, elektros srovė sustoja.

Pagal Elektros grandinės su nuolatine srove elektrotechnikoje jie reiškia grandines, kuriose srovė nekeičia savo krypties, tai yra, EML šaltinių poliškumas, kuriame ji yra pastovi.

Skiltyje Elektros grandinės kintamajai srovei reiškia grandines, kuriose teka srovė, kuri kinta laikui bėgant (plg. kintamoji srovė). 

Grandinės maitinimo šaltiniai yra galvaniniai elementai, elektros akumuliatoriai, elektromechaniniai generatoriai, termoelektriniai generatoriai, fotoelementai ir kt. Šiuolaikinėse technologijose elektros generatoriai daugiausia naudojami kaip energijos šaltinis. Visi maitinimo blokai turi vidinis pasipriešinimas kurių vertė yra maža lyginant su kitų elektros grandinės elementų varža.

Nuolatinės srovės imtuvai yra elektros varikliai, paverčiantys elektros energiją mechanine energija, šildymo ir apšvietimo įrenginiai, elektrolizės įrenginiai ir kt.

Kaip pagalbinė įranga, elektros grandinė apima įjungimo ir išjungimo įtaisus (pavyzdžiui, jungiklius), elektros dydžių matavimo prietaisus (pavyzdžiui, ampermetrus ir voltmetrus), apsauginius įtaisus (pavyzdžiui, saugiklius).

Visi elektros imtuvai pasižymi elektriniais parametrais, iš kurių pagrindiniai yra įtampa ir galia. Normaliam elektros imtuvo veikimui būtina prižiūrėti Nominali įtampa. 

Elektros grandinės elementai skirstomi į aktyvius ir pasyvius. TAIP Prie aktyvių elektros grandinės elementų priskiriami tie, kuriuose sukeliama EML (EMF šaltiniai, elektros varikliai, baterijos įkrovimo metu ir kt.). TAIP pasyvūs elementai apima elektros imtuvus ir jungiamuosius laidus.

Grandinės naudojamos įprastai elektros grandinėms pavaizduoti. Šiose diagramose šaltiniai, imtuvai, laidai ir visi kiti elektros grandinės įtaisai ir elementai nurodomi naudojant tam tikru būdu pagamintus įprastinius simbolius (grafinius žymėjimus).

Pagal GOST 18311-80:

Maitinimo grandinė - elektros grandinė, turinti elementus, kurių funkcinė paskirtis yra pagrindinės elektros energijos dalies gamyba arba perdavimas, paskirstymas, pavertimas kitos rūšies energija arba elektros energija su kitomis parametrų reikšmėmis.

Pagalbinė elektros gaminio (prietaiso) grandinė – įvairios funkcinės paskirties elektros grandinė, kuri nėra elektros gaminio (prietaiso) galios elektros grandinė.

Elektros valdymo grandinė – pagalbinė elektros gaminio (prietaiso) grandinė, kurios funkcinė paskirtis – įjungti elektros įrenginius ir (ar) atskirus elektros gaminius ar prietaisus arba pakeisti jų parametrų reikšmes.

Elektros signalų grandinė – pagalbinė elektros gaminio (prietaiso) grandinė, kurios funkcinė paskirtis – įjungti signalinius įrenginius.

Elektros matavimo grandinė – pagalbinė elektros gaminio (prietaiso) grandinė, kurios funkcinė paskirtis – matuoti ir (ar) registruoti parametrų reikšmes ir (ar) gauti informaciją apie elektros gaminio (prietaiso) ar elektros matavimus. įranga.

Pagal topologines charakteristikas elektros grandinės skirstomos į:

• paprastam (vienos grandinės), dviejų mazgų ir sudėtingų (kelių grandinių, kelių mazgų, plokščių (plokščių) ir tūrinių);

• dviejų polių, su dviem išoriniais išėjimais (dviejų polių ir kelių polių, turinčių daugiau nei du išorinius išėjimus (keturių polių, kelių polių).

Energijos šaltiniai ir imtuvai (vartotojai) grandinės teorijos požiūriu yra dvipoliai, nes du poliai, per kuriuos jie perduoda arba priima energiją, yra būtini ir pakankami jų veikimui. Vienas ar kitas dviejų galų tinklas vadinamas aktyviu, jei jame yra šaltinis, arba pasyviuoju – jei jame nėra šaltinio (atitinkamai kairioji ir dešinioji grandinės dalys).

Įrenginiai, perduodantys energiją iš šaltinių į imtuvus, yra keturių polių, nes jie turi turėti bent keturis gnybtus, kad galėtų perduoti energiją iš generatoriaus į apkrovą. Paprasčiausias energijos perdavimo įrenginys yra laidai.

Aktyvūs ir pasyvūs dviejų gnybtų tinklai elektros grandinėje

Apibendrinta ekvivalentinė grandinės schema

Elektros grandinės elementai, turintys elektrinę varžą ir vadinami rezistoriais, pasižymi vadinamąja srovės įtampos charakteristika - elemento gnybtų įtampos priklausomybe nuo jame esančios srovės arba srovės priklausomybe elemente. apie įtampą jo gnybtuose.

Jei elemento varža yra pastovi esant bet kokiai jame esančios srovės vertei ir bet kokiai jam taikomos įtampos vertei, tai srovės-įtampos charakteristika yra tiesi linija ir toks elementas vadinamas tiesiniu elementu.

Apskritai varža priklauso ir nuo srovės, ir nuo įtampos... Viena to priežasčių yra laido varžos pokytis, kai dėl jo įkaitimo per jį teka srovė. Kylant temperatūrai, didėja laidininko varža. Tačiau kadangi daugeliu atvejų ši priklausomybė yra nereikšminga, elementas laikomas tiesiniu.

Elektros grandinė, kurios sekcijų elektrinė varža nepriklauso nuo verčių ir dabartinės kryptys o įtampos grandinėje vadinama tiesine elektros grandine... Tokia grandinė susideda tik iš tiesinių elementų ir jos būsena apibūdinama tiesinėmis algebrinėmis lygtimis.

Jei grandinės elemento varža labai priklauso nuo srovės ar įtampos, tai srovės-įtampos charakteristika yra netiesinė, ir toks elementas vadinamas nelinijiniu elementu.

Elektros grandinė, kurios bent vienos sekcijos elektrinė varža priklauso nuo srovių ir įtampų verčių ar krypčių šioje grandinės atkarpoje vadinama netiesinė elektros grandinė… Tokioje grandinėje yra bent vienas netiesinis elementas.

Apibūdinant elektros grandinių savybes, nustatomas ryšys tarp elektrovaros jėgos (EMF), įtampos ir srovių grandinėje verčių su varžų, induktyvumo, talpos reikšmėmis ir grandinės konstravimo metodu.

Analizuojant elektros grandines, naudojami šie topologiniai grandinių parametrai:

• atšaka - elektros grandinės atkarpa, kuria teka ta pati elektros srovė;
• mazgas - elektros grandinės šakų sandūra. Paprastai ta vieta, kur susijungia dvi atšakos, vadinama ne mazgu, o saitu (arba perjungiamu mazgu), o mazgas jungia bent tris šakas;
• grandinė – uždarą kelią formuojanti elektros grandinės atšakų seka, kurioje vienas iš mazgų yra ir kelio pradžia, ir pabaiga, o kiti susitinka tik vieną kartą.

Sena mokomoji juosta. Viena iš 7 senosios „Elektrotechnikos su elektronikos pagrindais“ mokomosios juostos dalių, išleistos 1973 m.iš mokyklinių prekių gamyklos:

Elektros ir magnetinės grandinės su nuolatine elektros srove