Elektrický obvod a jeho prvky

V elektrickém obvodu musí existovat zdroj pohybu elektricky nabitých částic, který se nazývá elektrický proud. Jinými slovy, elektrický proud musí mít svůj vlastní budič. Takový proudový budič, nazývaný zdroj (generátor), je nedílnou součástí elektrického obvodu.

Elektrický proud může vyvolat různé efekty – například rozžhaví žárovky, ovládá topná zařízení a elektromotory. Všechny tyto přístroje a zařízení se obvykle nazývají přijímače elektrického proudu. Protože jimi protéká proud, to znamená, že jsou součástí elektrického obvodu, jsou přijímače také prvky obvodu.

Tok proudu vyžaduje, aby mezi zdrojem a přijímačem bylo spojení, které je realizováno pomocí elektrických vodičů, které představují třetí důležitou součást elektrického obvodu.

Elektrický obvod je soubor zařízení určených k přenosu elektrického proudu. Okruh je tvořen zdroji energie (generátory), spotřebiči energie (zátěže) a systémy přenosu energie (vodiče).

Elektrický obvod je soubor zařízení a předmětů, které tvoří cestu pro elektrický proud, elektromagnetické procesy, ve kterých lze popsat pomocí pojmu elektromotorická síla, proud a napětí.

Nejjednodušší elektroinstalace se skládá ze zdroje (galvanický článek, baterie, generátor atd.), spotřebičů nebo přijímačů elektrické energie (žárovky, elektrická topná zařízení, elektromotory atd.) a propojovacích vodičů spojujících svorky zdroje napětí spotřebitelské terminály. Tito. elektrický obvod – soubor vzájemně propojených zdrojů elektrické energie, přijímačů a vodičů je spojujících (přenosové vedení).

Schéma elektrického obvodu

Elektrický obvod je rozdělen na vnitřní a vnější část. Vnitřní část elektrického obvodu zahrnuje samotný zdroj elektrické energie. Vnější část obvodu zahrnuje propojovací vodiče, spotřebiče, spínače, jističe, elektrické měřicí přístroje, tedy vše, co je připojeno ke svorkám zdroje elektrické energie.

Elektrický proud může protékat pouze uzavřeným elektrickým obvodem. Přerušení obvodu kdekoli způsobí zastavení elektrického proudu.

V elektrotechnice se stejnosměrnými elektrickými obvody rozumí obvody, ve kterých proud nemění svůj směr, tj. polarita zdrojů EMF, ve kterých je konstantní.

Střídavými elektrickými obvody rozumíme obvody, ve kterých protéká proud, který se v čase mění (viz střídavý proud).

Okruhové zdroje energie jsou galvanické články, elektrické baterie, elektromechanické generátory, termoelektrické generátory, fotočlánky atd. V moderní technice se jako zdroje energie používají především elektrické generátory. Všechny napájecí zdroje mají vnitřní odpor, jehož hodnota je malá ve srovnání s odporem ostatních prvků elektrického obvodu.

ČTĚTE VÍCE
Kde se skladují vadné a vypálené zářivky?

Stejnosměrné elektrické spotřebiče jsou elektromotory, které přeměňují elektrickou energii na mechanickou energii, topná a osvětlovací zařízení, elektrolýzy atd.

Jako pomocná zařízení zahrnuje elektrický obvod zařízení pro zapínání a vypínání (například spínače), přístroje pro měření elektrických veličin (například ampérmetry a voltmetry) a ochranná zařízení (například pojistky).

Elektrický obvod a jeho prvky

Všechny elektrické přijímače se vyznačují elektrickými parametry, z nichž hlavní jsou napětí a výkon. Pro normální provoz elektrického přijímače je nutné udržovat jmenovité napětí na jeho svorkách.

Prvky elektrického obvodu se dělí na aktivní a pasivní. Mezi aktivní prvky elektrického obvodu patří ty, ve kterých se indukuje EMF (zdroje EMF, elektromotory, baterie při nabíjení atd.). Mezi pasivní prvky patří elektrické přijímače a propojovací vodiče.

elektrický obvod

schéma elektrického obvodu

Elektrická schémata se používají k poskytnutí konvenčního znázornění elektrických obvodů. V těchto schématech jsou zdroje, přijímače, vodiče a všechna další zařízení a prvky elektrického obvodu označeny pomocí konvenčních symbolů (grafických symbolů) vyrobených určitým způsobem.

Podle GOST 18311-80:

Silový elektrický obvod je elektrický obvod obsahující prvky, jejichž funkčním účelem je vyrábět nebo přenášet hlavní část elektrické energie, distribuovat ji, přeměňovat ji na jiný druh energie nebo na elektrickou energii s jinými hodnotami parametrů.

Pomocný obvod elektrického výrobku (zařízení) je elektrický obvod pro různé funkční účely, který není silovým elektrickým obvodem elektrického výrobku (zařízení).

Elektrický řídicí obvod je pomocný obvod elektrického výrobku (zařízení), jehož funkčním účelem je aktivovat elektrické zařízení a (nebo) jednotlivé elektrické výrobky nebo zařízení nebo měnit hodnoty jejich parametrů.

Elektrický signalizační obvod je pomocný obvod elektrického výrobku (zařízení), jehož funkčním účelem je aktivace signalizačních zařízení.

Elektrický měřicí obvod je pomocný obvod elektrického výrobku (zařízení), jehož funkčním účelem je měřit a (nebo) registrovat hodnoty parametrů a (nebo) získávat informace o měření elektrického výrobku (přístroje) nebo elektrického zařízení.

Podle topologických vlastností se elektrické obvody dělí na:

na jednoduché (jednookruhové), dvouuzlové a komplexní (více smyčkové, víceuzlové, rovinné (planární) a objemové);

bipolární, mající dva vnější terminály (sítě se dvěma terminály a více terminálů, obsahující více než dva externí terminály (čtyř terminály, více terminálů).

Zdroje a přijímače (spotřebiče) energie z hlediska teorie obvodů jsou dvousvorkové, neboť pro jejich činnost je nutné a postačující mít dva póly, kterými energii vysílají nebo přijímají. Ta či ona dvousvorková síť se nazývá aktivní, pokud obsahuje zdroj, nebo pasivní, pokud zdroj neobsahuje (respektive levá a pravá část obvodu).

ČTĚTE VÍCE
Co dělat, když je horní část baterie horká a spodní studená?

Zařízení, která přenášejí energii ze zdrojů do přijímačů, jsou čtyřpóly, protože musí mít alespoň čtyři svorky pro přenos energie z generátoru do zátěže. Nejjednodušším zařízením pro přenos energie jsou dráty.

Aktivní a pasivní dvousvorkové sítě v elektrickém obvodu

Aktivní a pasivní dvousvorkové sítě v elektrickém obvodu

Zobecněné náhradní schéma zapojení

Zobecněné náhradní schéma zapojení

Prvky elektrického obvodu, které mají elektrický odpor a nazývají se rezistory, se vyznačují tzv. proudově napěťovou charakteristikou – závislostí napětí na svorkách prvku na proudu v něm nebo závislost proudu v prvku. na napětí na jeho svorkách.

Pokud je odpor prvku konstantní při jakékoli hodnotě proudu v něm a jakékoli hodnotě napětí, které je na něj aplikováno, pak charakteristika proud-napětí je přímka a takový prvek se nazývá lineární prvek.

Obecně platí, že odpor závisí na proudu i napětí. Jedním z důvodů je to, že odpor vodiče se mění, když jím prochází proud v důsledku jeho zahřívání. S rostoucí teplotou se zvyšuje odpor vodiče. Ale protože v mnoha případech je tato závislost nevýznamná, je prvek považován za lineární.

Elektrický obvod, jehož elektrický odpor úseků nezávisí na hodnotách a směrech proudů a napětí v obvodu, se nazývá lineární elektrický obvod. Takový řetězec se skládá pouze z lineárních prvků a jeho stav je popsán lineárními algebraickými rovnicemi.

Pokud odpor prvku obvodu výrazně závisí na proudu nebo napětí, pak charakteristika proud-napětí je nelineární a takový prvek se nazývá nelineární prvek.

Elektrický obvod, jehož elektrický odpor alespoň jedné z částí závisí na hodnotách nebo směrech proudů a napětí v této části obvodu, se nazývá nelineární elektrický obvod. Takový obvod obsahuje alespoň jeden nelineární prvek.

Při popisu vlastností elektrických obvodů dochází ke spojení mezi hodnotami elektromotorické síly (EMF), napětími a proudy v obvodu s hodnotami odporu, indukčnosti, kapacity a způsobem konstrukce obvodu.

Při analýze elektrických obvodů se používají následující topologické parametry obvodů:

  • větev – úsek elektrického obvodu, podél kterého protéká stejný elektrický proud;
  • uzel – místo, kde jsou připojeny větve elektrického obvodu. Místo, kde jsou spojeny dvě větve, se obvykle nenazývá uzel, ale uzel (nebo odnímatelný uzel) a uzel spojuje alespoň tři větve;
  • obvod – posloupnost větví elektrického obvodu, která tvoří uzavřenou cestu, ve které je jeden z uzlů současně začátkem i koncem cesty a zbytek se setká pouze jednou.
ČTĚTE VÍCE
Která státní norma upravuje základní požadavky na projektovou a pracovní dokumentaci?

Starý vzdělávací filmový pás. Jedna ze 7 částí starého vzdělávacího filmového pásu „Elektrotechnika se základy elektroniky“, vydaného v roce 1973 továrnou na vzdělávací vizuální pomůcky:

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

Zařízení pro ochranu elektrických zařízení a elektrických sítí

Všechny stávající provozované nebo nově budované elektrické sítě musí být opatřeny nezbytnými a dostatečnými prostředky ochrany, především před úrazem elektrickým proudem až po osoby pracující s těmito sítěmi, úseky obvodů a elektrických zařízení před přetěžovacími proudy, zkratovými proudy, špičkovými proudy. Tyto proudy mohou poškodit jak samotné sítě, tak elektrické spotřebiče v těchto sítích provozované.

Každá trafostanice, každé nadzemní vedení, každé kabelové vedení a vnitropodnikové rozvody, každý elektrický přijímač má ochranná zařízení, která zajišťují jejich nepřetržitý a spolehlivý provoz.

V současné době je na světě obrovský výběr takových zařízení. Lze je vybrat podle typu, způsobu připojení a parametrů ochrany. Zařízení pro ochranu elektrických zařízení a elektrických sítí jsou velmi širokou skupinou a zahrnují zařízení jako jsou: pojistkové vložky, jističe, různá relé (proudové, tepelné, napěťové atd.).

Jističe a pojistky v elektrickém panelu

Pojistky chrání část obvodu před proudovým přetížením a zkratem. Dělí se na jednorázové pojistky a pojistky s vyměnitelnými vložkami. Používají se jak v průmyslu, tak v každodenním životě. Jsou zde instalovány pojistky pracující při napětí do 1 kV a také vysokonapěťové pojistky pracující při napětích nad 1000 V (např. pojistky na pomocných transformátorech rozvoden 6/0,4 kV). Díky snadnému použití, jednoduchosti designu a snadné výměně jsou pojistky velmi rozšířené.

Více informací o pojistkách a jejich použití k ochraně elektrických instalací naleznete zde:

Pojistka

Stejnou roli jako pojistky hrají jističe. Pouze ve srovnání s nimi mají složitější design. Ale zároveň je použití automatických přepínačů mnohem pohodlnější. Pokud dojde například ke zkratu v síti v důsledku stárnutí izolace, jistič odpojí poškozenou oblast od napájení. Zároveň se snadno obnovuje, nevyžaduje výměnu za nový a po opravě opět ochrání svou část sítě. Je také vhodné použít spínače při provádění jakýchkoli běžných oprav.

ČTĚTE VÍCE
Ve kterém městě se natáčel film Sherlock Holmes a doktor Watson?

Automatické přepínače

Jističe se vyrábějí s širokým rozsahem jmenovitých proudů. To vám umožní vybrat ten správný pro téměř jakýkoli úkol. Spínače pracují při napětí do 1 kV a při napětí nad 1 kV (vysokonapěťové spínače).

Pro zajištění jasného odpojení kontaktů a zabránění vzniku oblouku se vysokonapěťové spínače vyrábějí vakuové, naplněné inertním plynem nebo naplněné olejem.

Na rozdíl od pojistek se jističe vyrábí pro jednofázové i třífázové sítě. To znamená, že existují jedno-, dvou-, tří-, čtyřpólové přepínače, které ovládají tři fáze třífázové sítě.

Jistič VA

Pokud například dojde ke zkratu na kostru v jednom z vodičů přívodního kabelu elektromotoru, jistič vypne napájení všech tří, nikoli poškozeného. Protože po zániku jedné fáze by elektromotor nadále fungoval na dvou. Což není přijatelné, protože se jedná o nouzový režim provozu a může vést k předčasnému selhání. Automatické spínače jsou vyráběny pro práci se stejnosměrným i střídavým napětím.

Další informace o jističích naleznete zde:

O spínačích pro napětí nad 1000V:

Také bylo vyvinuto mnoho různých relé pro ochranu elektrických zařízení a elektrických sítí. Pro každý úkol můžete vybrat potřebné relé.

Tepelné relé je nejběžnějším typem ochrany elektromotorů, ohřívačů a jakýchkoli silových zařízení před přetížením. Princip jeho činnosti je založen na schopnosti elektrického proudu ohřívat vodič, kterým protéká. Hlavní částí tepelného relé je bimetalová deska. Která se při zahřátí ohne a tím přeruší kontakt. K zahřívání desky dochází, když proud překročí svou přípustnou hodnotu.

Tepelné relé

Proudová relé, která řídí velikost proudu v síti, napěťová relé, která reagují na změny napájecího napětí, diferenciální proudová relé, která se spouštějí, když dojde k úniku proudu.

Takové svodové proudy jsou zpravidla velmi malé a jističe spolu s pojistkami na ně nereagují, ale při kontaktu s tělem vadného zařízení mohou způsobit smrtelné zranění člověka. Pokud existuje velký počet elektrických přijímačů, které vyžadují připojení přes diferenciální relé, používají se kombinované jističe ke zmenšení velikosti napájecího panelu napájejícího tyto elektrické přijímače.

Kombinace jističů a diferenciálních reléových zařízení (jističe diferenciální ochrany nebo diferenciální jističe). Často je použití takových kombinovaných ochranných zařízení velmi důležité. Zároveň se zmenšují rozměry napájecí skříně, zjednodušuje se instalace a následně se snižují náklady na instalaci.

ČTĚTE VÍCE
Kolik cihel je v jednom čtverečním metru jednoho a půl cihlového zdiva?

Jistič diferenciální ochrany

Na základě relé jsou ve výrobě montovány skříně reléových ochran. Prefabrikované reléové ochranné skříně zajišťují stabilní provoz spotřebičů různých kategorií. Příkladem takové ochrany je automatický přepínač (ATS) sestavený na bázi relé a digitálních ochranných jednotek. Spolehlivý způsob, jak spotřebitelům poskytnout záložní napájení pro případ ztráty hlavního.

Relé maximálního proudu RT-40

Aby ATS fungoval, je nutné mít alespoň dva zdroje energie. Pro spotřebitele první kategorie je přítomnost ATS zařízení nezbytným předpokladem. Protože přerušení dodávky energie pro tuto kategorii spotřebitelů může vést k ohrožení lidského života, narušení technologických procesů a materiálním škodám.

Ochranná zařízení je nutné volit podle parametrů spotřebitele, charakteristik vodičů, zkratových proudů a typu zátěže.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!