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
Jaký nástroj se nejčastěji používá v truhlářství?

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
Jaký je rozdíl mezi hydraulickým akumulátorem a čerpací stanicí?

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
Které barvy jsou vhodné především pro fasádní práce a proč?

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!

Lineární elektrické obvody

Elektrický obvod je soubor prvků, které tvoří cesty pro průchod elektrického proudu. Elektrický obvod se skládá z aktivních a pasivních prvků.

Aktivní prvky jsou považovány za zdroje elektrické energie (zdroje napětí a proudu), pasivními prvky jsou rezistory, induktory a elektrické kondenzátory.

Kvantitativní charakteristiky prvků elektrického obvodu se nazývají jeho parametry. Například parametry zdroje konstantního napětí jsou jeho emf a vnitřní odpor. Parametrem rezistoru je odpor jeho cívky – jeho indukčnost L a kondenzátor – kapacita C.

Napětí nebo proud přiváděný do obvodu budeme nazývat ovlivňující nebo vstupní signál. Ovlivňující signály lze považovat za různé funkce času, měnící se podle nějakého zákona z(t). Například z(t) může být konstantní hodnota, měnit se v čase podle periodického zákona nebo mít aperiodický charakter.

Napětí a proudy, které vznikají vlivem vnějších vlivů v části elektrického obvodu, která nás zajímá a jsou zároveň funkcemi času x(t), budeme nazývat reakcí (odezvou) obvodu nebo výstupního signálu.

Jakýkoli pasivní prvek skutečného elektrického obvodu má v té či oné míře aktivní odpor, indukčnost a kapacitu. Pro usnadnění studia procesů v elektrickém obvodu a jeho výpočtu je však reálný obvod nahrazen idealizovaným, skládajícím se z jednotlivých prostorově oddělených prvků R, L, C.

Předpokládá se, že vodiče spojující prvky obvodu nemají aktivní odpor, indukčnost a kapacitu. Takový idealizovaný obvod se nazývá obvod se soustředěnými parametry a výpočty na něm založené dávají v mnoha případech výsledky dobře potvrzené zkušeností.

Elektrické obvody s konstantními parametry jsou takové, ve kterých je odpor rezistorů R, indukčnost cívek L a kapacita kondenzátorů C konstantní, nezávisle na proudech a napětích působících v obvodu. Takové prvky se nazývají lineární.

Pokud odpor rezistoru R nezávisí na proudu, pak lineární závislost mezi úbytkem napětí a proudem vyjadřuje Ohmův zákon ur = R x ir, a proudově-napěťová charakteristika rezistoru (představuje přímku (obr. 1, a).

ČTĚTE VÍCE
Jaké produkty jsou potřeba pro mytí v myčce?

Pokud indukčnost cívky nezávisí na velikosti proudu, který v ní protéká, pak je toková vazba vlastní indukčnosti cívky ψ přímo úměrná tomuto proudu ψ = L x il (obr. 1, b).

A konečně, pokud kapacita kondenzátoru C nezávisí na napětí uc aplikovaném na desky, pak náboj q akumulovaný na deskách a napětí uc jsou propojeny lineárním vztahem graficky znázorněným na Obr. 1, v.

Charakteristika lineárních prvků elektrického obvodu

Rýže. 1. Charakteristika lineárních prvků elektrického obvodu: a – proudově-napěťová charakteristika rezistoru, b – závislost vazby toku na proudu v cívce, c – závislost náboje kondenzátoru na napětí na ní.

Linearita odporu, indukčnosti a kapacity je podmíněná, protože ve skutečnosti jsou všechny skutečné prvky elektrického obvodu nelineární. Takže když proud prochází odporem, tento se zahřívá a jeho odpor se mění.

Nadměrný nárůst proudu v cívce s feromagnetickým jádrem může mírně změnit její indukčnost. Kapacita kondenzátorů s různým dielektrikem se mění do té či oné míry v závislosti na použitém napětí.

V normálním provozním režimu prvků jsou však tyto změny obvykle tak nevýznamné, že je nelze vzít v úvahu při výpočtech a takové prvky elektrického obvodu jsou považovány za lineární.

Tranzistory pracující v režimech, kde se používají přímé úseky jejich proudově napěťových charakteristik, lze také podmíněně považovat za lineární zařízení.

Elektrický obvod sestávající z lineárních prvků se nazývá lineární elektrický obvod. Lineární obvody jsou charakterizovány lineárními rovnicemi pro proudy a napětí a jsou nahrazeny lineárními ekvivalentními obvody. Lineární ekvivalentní obvody jsou složeny z lineárních pasivních a aktivních prvků, jejichž proudově-napěťová charakteristika je lineární. Kirchhoffovy zákony se používají k analýze procesů v lineárních elektrických obvodech.

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!