Схемы Соединения Электрической Цепи

Электрическая цепь схема, ее элементы и их обозначения элементов

Время на чтение:

Во время изучения теории электрических цепей прежде всего необходимо начать с ознакомления с основными понятиями. Электрическая цепь представляет собой устройство, по которому течёт ток. Имея представление об основных терминах, необходимо рассмотреть, из чего состоит ЭЦ, а также как она устроена.

Что называется электрической цепью

ЭЦ – это комплекс элементов, при помощи которых создаётся, передаётся и потребляется электрическая энергия. Данные элементы, или участки, содержат источники электрической энергии, а также промежуточные устройства и проводники между ними, обеспечивающие неразрывность соединений.

Как по другому называется электрическая цепь

Источниками электрической энергии являются устройства, вырабатывающие ток путём физических, химических или световых преобразований.

Важно! Приемниками электроэнергии являются устройства, работа которых напрямую зависит от активности источника.

Промежуточные элементы с функциональными устройствами служат для передачи электрической энергии от источников к приемникам. В зависимости от назначения, они непосредственно передают энергию с конкретными параметрами источника.

Виды электрический цепи

Существует 3 основных вида соединения потребителей энергии:

  • Последовательное соединение

Общий показатель сопротивления замкнутой ЭЦ неизменно повышается при увеличении количества потребителей. Исходя из этого правила можно сделать вывод, что показатель полного сопротивления будет являться суммой индивидуальных значений каждого включённого в цепь прибора. Любой прибор, включенный в сеть, получает лишь долю напряжения, так как суммарный показатель энергетической цепи распадается на количество потребителей.

Соединение элементов ЭЦ – основные виды

  • Параллельное соединение

Подобная схема даёт полное представление о принципе работы электрической цепи. Если этот процесс происходит непосредственно у места разветвления, то ток проходит дальше по двум нагруженным участкам, что порождает определённое сопротивление. В результате этого его значение приравнивается сумме токов, расходящихся от данной точки. Что касается сопротивления, то оно значительно снижается по мере возрастания общей проходимости ЭЦ. Параллельное соединение позволяет всем устройствам функционировать независимо друг от друга.

Важно! Если один из элементов цепи выйдет из строя или произойдет замыкание, то остальные потребители продолжат свою работу со сбоями, но полного разрыва цепи не произойдёт.

  • Комбинированное соединение

Включить электроприборы можно обоими способами – параллельным и последовательным, и такой тип соединения будет называться комбинированным. К примеру, можно рассмотреть защитную аппаратуру. Для ее подключения можно применить последовательный вариант, но этот способ может вызвать непредвиденный разрыв цепи.

Обратите внимание! Комбинированное соединение позволяет распределить нагрузку на линиях с целью предотвращения перегрузки.

Нелинейные и линейные

Нелинейные элементы придают ЭЦ свойства, которые не могут быть достигнуты в линейных цепях (стабилизация напряжения, усиление постоянного тока). Их, как правило, делят на неуправляемые и управляемые. К первому варианту можно отнести двухполюсные устройства. Их основное предназначение – полноценная работа без воздействия управляющего фактора (полупроводниковые терморезисторы или диоды). Ко вторму варианту относятся многополюсники, используемые при воздействии на них управляющего фактора (транзисторы и тиристоры).

Свойства нелинейных элементов выражаются в вольтамперных характеристиках. Они отображают зависимость тока от напряжения, для чего составляется конкретная эмпирическая формула, удобная для расчетов.

Метод пересечения показателей

Неуправляемые нелинейные элементы имеют одну вольтамперную характеристику. Их основным паратмером является управляющий фактор.

Цепи, включающие в себя только одиночные элементы, называют линейными. Основное свойство таких цепей — применимость принципа наложения. Это характеризуется тем, что результирующая реакция линейной цепи на несколько приложенных одновременно потребителей, равна сумме реакций на каждом участке.

Обратите внимание! У линейных элементов наблюдается постоянное сопротивление, в связи с чем график их вольтамперной характеристики представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.

Разветвленные и неразветвленные

ЭЦ может быть представлена в виде единого прямого элемента или иметь разветвления. На каждом участке неразветвленной цепи проходит ток с одинаковыми характеристиками. Простейшая разветвленная цепь состоит из трёх ветвей и двух узлов, в каждой из которых течет свой электрический ток. Любой участок можно идентифицировать, как отдельную составляющую цепи, образованную отдельными элементами, соединёнными последовательно в единое целое.

Узел – это точка, состоящая не менее, чем из трех ветвей. Узел, состоящий из двух ветвей, каждая из которых представляет собой продолжение другой, называют вырожденным узлом.

Неразветвленная и разветвленная

Внутренние и внешние

Для создания упорядоченного движения электронов, необходимо определить разность потенциалов между какими-либо отдельно взятыми участками цепи. Это обеспечивается при подключении напряжения в виде источника питания, называемым внутренней электрической цепью. Остальные компоненты цепи образуют внешнюю цепь. Для задания движения зарядов в источнике питания против направления поля, требуется приложить сторонние силы, в частности:

  • Выход вторичной обмотки трансформатора.
  • Батарея (гальванический источник).
  • Обмотка генератора.

Внешние силы, создающие движение электронов, называются электродвижущими, и они характеризуются работой, затраченной источником на перемещение единицы заряда.

Внешняя и внутренняя часть цепи

Активные и пассивные

Элементы в составе электрических цепей существуют в формате активности и пассивности. В качестве активных считаются источники электроэнергии.

Базовым параметром активных участков цепи выступает их способность отдавать энергию. Источники тока вместе с ЭДС называют идеальными для электрической энергии, что обусловлено отсутствием потери энергии, поскольку их проводимость и сопротивление считаются бесконечными:

Активные элементы ЭЦ

Элементами, называемыми пассивными, считают разновидности потребителей и накопителей электроэнергии. На практике специалисты применяют многополюсный прибор, функционирующий на базе двухполюсных элементов.

Все активные элементы можно определить как в независимом, так и в зависимом порядке. Первый вариант является определением источника тока и напряжения. Вторая категория рассматривается при условии зависимости указанных величин от параметров напряжения и тока. Типичными представителями выступают электролампы и транзисторы. Их функционирование происходит в режиме линейности.

Пассивные элементы ЭЦ

Главные пассивные участки электроцепи представляют резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы, с помощью которых осуществляется регулирование параметров силы тока и величины напряжения на отдельно взятых элементах. Резистивный показатель сопротивления относят к особым свойствам элементам. Его базовым критерием служит необратимое энергетическое рассеивание. Значение электротехники определяется по следующей формуле:

При этом R представляет собой сопротивление (измеряется в Омах), а выступает проводимостью (единица измерения – сименсы). Данные величины можно вычислить по формуле:

Индуктивность – это коэффициент пропорциональности. Конденсатор имеет свойство накопления энергии электрического поля. Линейная ёмкость определяет прямопропорциональную зависимость на основе заряда и напряжения. В таком случае, формула выглядит следующим образом:

Из каких элементов состоит электрическая цепь

Новички нередко задаются вопросом, из каких важных элементов состоит электрическая цепь. Такими составляющими являются:

  • Источник тока,
  • Нагрузка,
  • Проводник.

В состав могут в том числе входить такие элементы, как устройства коммутации, а также приборы защиты.

Читайте также:  Отводы стальные Технические характеристики

Условные обозначения электроустройств

Для возникновения тока, необходимо соединить две точки, одна из которых имеет избыток электронов по сравнению с другой. Другими словами, необходимо создать разность потенциалов между этими двумя точками. Как раз для получения разности потенциалов в цепи применяется источник тока.

Важно! Нагрузкой считается любой потребитель электрической энергии. Этот фактор оказывает сопротивление электрическому току и от величины сопротивления нагрузки зависит величина тока. Ток от источника энергии к нагрузке течёт по проводникам. В качестве кабеля можно использовать материалы с наименьшим сопротивлением (медь, серебро, золото).

Схема электрической цепи

Электрическая цепь, её графическое изображение, условные обозначения составляющих её элементов, а также символы представляют собой классическую схему расчетной модели. Подобный тип по-другому принимают, как эквивалентную схему замещения. По возможности, изображённая электротехника на схеме электрических цепей показывает весь процесс. Каждый реальный элемент цепи при проведении расчета заменяется элементами схемы.

Схема ЭЦ

В заключении следует отметить, что каждый элемент цепи, в зависимости от характера подключения и электротехнических свойств, может быть идентифицирован как источник энергии, либо как потребитель. Каждому участку на схеме ЭЦ соответствует проводник, либо конкретный прибор (трансформатор, выпрямитель, инвертор и другое электрооборудование). Только после правильного прочтения электрической схемы специалист может обеспечить её работоспособность.

Активные и пассивные элементы схемы

Автор: Пользователь скрыл имя, 27 Февраля 2013 в 00:07, курсовая работа

Краткое описание

Математической моделью элемента называется система уравнений, описывающих физические процессы в данном элементе, представленная в форме, допускающей ее объединение в математическую модель ИС.

Оглавление
Файлы: 1 файл

курсач2.docx

2.Динамическая модель диода……. ………….………………. ….…6

Список литературы. . ………………. …………………. 17

Математической моделью элемента называется система уравнений, описывающих физические процессы в данном элементе, представленная в форме, допускающей ее объединение в математическую модель ИС.

По степени универсальности модели активных элементов разделяют на статические и динамические, для малого и большого сигналов, низкочастотные и высокочастотные; такая классификация позволяет организовать иерархический ряд моделей, отличающихся вычислительными затратами и допускающими переход от одной модели к другой в процессе моделирования.

Характерным для ИС является наличие не только активных элементов (диодов, транзисторов и др.), но и пассивных элементов. К последним обычно относят: резисторы, конденсаторы, контактные системы и межсоединения. У них имеется ряд специфических моментов. В частности, модели диодов и пассивных элементов, как правило, более просты, нежели активных элементов. В данной работе остановимся на моделях диодов, резисторов и конденсаторов.

  1. Статическая модель диода

Хорошо известной ФТМ диода является классическая одномерная модель Шокли

а Dp, Dn — коэффициенты диффузии дырок и электронов; pn — равновесная концентрация дырок в n-области; np — равновесная концентрация электронов в p-области; Lp, Ln — диффузионные длины дырок и электронов; A – площадь поперечного сечения p-n-перехода; V — напряжение, прикладываемое к p-n- переходу.

Заметим, что модель Шокли получается с использованием второго и третьего подходов к синтезу моделей.

На практике модель Шокли в виде (1) и (2), как правило, не применяется за исключением, быть может, очень грубых инженерных оценок. Традиционно используются следующие модификации: применяется только формула (4.1); вводится т-фактор; включаются сопротивления, описывающие омическое падение напряжения. В этих случаях согласуемыми с экспериментом параметрами являются: ток насыщения IS; m-фактор; сопротивления.

Сложность моделирования диодов ИС на уровне упрощенных ФТМ связана с несколькими причинами: многомерностью процессов переноса в них; диоды, как правило, реализуются с помощью специального включения активных элементов; влиянием паразитных элементов.

Так, например, в качестве диода в ИС часто используется биполярный n-p- n-транзистор в диодном включении. В быстродействующих схемах в качестве диода чаще применяется эмиттерный p-n-переход, при этом коллекторный p-n- переход закорочен. Такие структуры характеризуются наименьшим временем переключения, малой паразитной емкостью, однако пробивные напряжения невелики. Для повышения последних используется коллекторный p-n-переход. На характеристики диодов в зависимости от схемы включения могут оказывать влияние такие паразитные элементы, как p-n-p-транзистор, емкость изоляции и др.

2. Динамическая модель диода

Наиболее распространенной статической моделью полупроводникового диода является схемная модель, состоящая из линейного сопротивления R, включенного последовательно с управляемым собственным напряжением источником тока, который моделирует режимы слабой и сильной инжекции. Ток источника описывается

где первый сомножитель — модель идеального диода Шокли, IS, фт и N — ее параметры: начальный ток, термический потенциал и эмпирический коэффициент соответственно, Ikf — ток, соответствующий переходу от режима слабой инжекции к сильной. Нередко, особенно для моделирования дискретных диодов, пренебрегают эффектами сильной инжекции, для чего полагают IKF =∞.

К недостаткам этой модели следует добавить следующее:

1. Ток диода растет медленнее, чем по экспоненте, как вследствие влияния последовательного сопротивления, так и перехода к режиму сильной инжекции. Одинаковый характер влияния двух факторов приводит к плохой обусловленности модели, что проявляется в сильной зависимости значений определяемых экспериментально параметров от диапазона выбранных токов, точности измерений и процедуры экстракции параметров.

2. При экстракции параметров методом наименьших квадратов наблюдается плохая повторяемость результатов при изменении начальных условий процедуры экстракции, что объясняется, с одной стороны, высокой жесткостью задачи численной оптимизации, а с другой — неустранимой погрешностью, связанной с необходимостью численного (приближенного) расчета тока диода, вследствие чего увеличивается цифровой шум на дне минимизируемой функции.

Строго говоря, указанную модель следует считать полуфизической, так как: при моделировании диодов, изготовленных из широкозонных полупроводников, в показатель экспоненты модели идеального диода вводится эмпирический коэффициент; переход от режима слабой инжекции к сильной описывается эмпирической зависимостью; допущение о линейности последовательного сопротивления принято без обоснования (известна модель нелинейного сопротивления с дополнительными эмпирическими параметрами). Фактически модель имеет только два безусловно физических параметра — начальный ток и термический потенциал, температурные зависимости которых считаются известными. Остальные параметры считаются независимыми от температуры или эти зависимости аппроксимируются эмпирически.

Известна компактная динамическая модель прямосмещенного р-n-перехода для режима слабой инжекции, уточняющая модель Шокли следующим образом:

где ф = Nфт; а4 и а8 — малые эмпирические параметры (|а8| многочлен — фактически аппроксимирует ошибку модели Шокли (первого сомножителя). Выбор высоких степеней аргумента в используемом полиноме объясняется необходимостью уточнения модели идеального диода только в режиме больших токов. На практике уже один член степенного ряда обеспечивает допустимую точность, поэтому далее рассматривается только этот случай.

Если входящую в (4) модель Шокли заменить моделью (3), то получим новую компактную модель, учитывающую режим сильной инжекции, в виде

Модель, учитывающую оба типа инжекции, можно получить и в другом виде:

Читайте также:  Оптимизация беспроводной сети увеличение радиуса действия wi-fi роутера, увеличение силы сигнала бес

где UK = NфT
[(IKF/IS) + 1] — напряжение смещения, соответствующее переходу от режима слабой инжекции к сильной. Зависимости i(u), рассчитанные согласно (5) и (6), практически совпадают, но модель (5) линейна относительно только одного параметра, a4, а модель (6) — относительно двух, a4 и IS, что существенно влияет на точность и скорость экстракции параметров.

Все элементы полупроводниковых интегральных схем (транзисторы, диоды, резисторы и конденсаторы) создаются на базе р-n-переходов в теле кремниевой подложки методами, эпитаксии и диффузии. Резисторы полупроводниковых схем получают в базовой области и их сопротивление определяется ее сопротивлением, которое лежит в пределах от 25 Ом до единиц килоом. Технологическая точность резисторов не превышает ± 30%. Резисторы толстоплёночных микросхем получают методом шелкографии – нанесение через трафареты на поверхность керамических подложек (керамики 22ХС) специальных паст с последующим их вжиганием (методом горячей керамики). Наибольшее распространение в микроэлектронной технике специального назначения получили тонкоплёночные микросхемы, на базе которых создаются большие гибридные интегральные схемы. Объясняется это тем, что тонкоплёночная технология позволяет расширить пределы номинальных значений параметров элементов и получить более высокую точность, стабильность и надёжность.

Рисунок 1. Геометрия тонкопленочного резистора типа “меандр”.

Резисторы тонкопленочных схем создают, напыляя металлы или другие токопроводящие вещества обычно на ситалловые подложки. Конфигурация резисторов определяется топологией (размещением и размерами) резистивного слоя масок, через “окна” в которых проводится напыление. При этом используют как вакуумное термическое испарение, так и катодное распыление. Процесс напыления выполняют в специальных вакуумных установках.

1ср и b – средняя длина и ширина резистора, t, a, L и В – шаг, расстояние между звеньями, длина и ширина меандра.

Таблица 1. Основные параметры тонкоплёночных резисторов

Маски могут быть металлическими и фоторезистивными. Фоторезистивные маски получают методом фотолитографии, разрешающая способность которого составляет единицы микрометра. Однако из технологических и точностных соображений минимально допустимую ширину “окна” в маске выбирают равной 50-100 мкм.

Для напыления резисторов применяют сплав МЛТ-ЗМ, тантал, керметы и силициды.

Основным параметром напыляемого материала является сопротивление квадрата его поверхности ρٱ= ρυ/d, где ρυ — удельное обьёмное сопротивление, Ом • см; d – толщина напыляемой пленки, см.

Важными параметрами для, расчета тонкопленочных резисторов являются также ТКС и удельная мощность рассеивания Р0. Основные параметры тонкопленочных резисторов, получаемых на основе различных напыляемых материалов, приведены в табл.1.

Тонкопленочные резисторы могут иметь форму полоски или меандра обладают рядом преимуществ перед полупроводниковыми: они более стабильны, точны (до ± 5%) и имеют диапазон номиналов сопротивлений до 100 кОм, который обычно ограничивается в пределах от 50 Ом до 50 кОм.

Интегральные конденсаторы формируются преимущественно на основе барьерных емкостей эмиттерного и коллекторного р-n-переходов биполярных транзисторов.

Для интегральных конденсаторов, формируемых на основе р-n-переходов, сопротивление R определяется в основном сопротивлением области, непосредственно прилегающей к области объемного заряда перехода, так как оно обычно значительно превышает сопротивление области с относительно низким удельным сопротивлением. Конденсатор, рассчитанный на высокое пробивное напряжение, будет иметь меньшую добротность по сравнению с конденсатором, рассчитанным на низкое пробивное напряжение. Тем не менее следует отметить, что даже низковольтный интегральный конденсатор, формируемый на основе р-n-перехода, имеет малую добротность по сравнению с конденсаторами, используемыми в схемах на дискретных элементах.

В моделях интегральных конденсаторов следует учитывать зависимость емкости от режима, а также пробивное напряжение, которое зависит от технологии и может оказаться недостаточно большим. Паразитным элементом диффузионных и пленочных конденсаторов является сопротивление потерь материала обкладок.

Важная особенность интегральных конденсаторов заключается в том, что их емкость зависит от изменения напряжения, приложенного к р-n-переходу. Максимальное значение удельной емкости конденсатора достигается тогда, когда напряжение внешнего смещения равно нулю и емкость структуры определяется только диффузионным, или контактным потенциалом. Однако такой режим работы конденсатора практически неприемлем. Исключение представляет случай очень малой амплитуды напряжения, поскольку переход должен находиться в непроводящем состоянии при любой фазе приложенного напряжения.

Основные причины, из-за которых интегральные конденсаторы yе используются в современных цифровых логических элементах разных типов структур — их небольшая удельная емкость и значительная занимаемая площадь на подложке, превышающая площадь, занимаемую транзистором, поэтому применение конденсаторов в полупроводниковых интегральных схемах неэкономично.

Недостатки, связанные с применением интегральных конденсаторов, изготовляемых на p — n — переходах, в значительной степени можно устранить, если воспользоваться другим способом формирования конденсатора, в частности МДП-конденсатора на основе пленки двуокиси кремния. Такие конденсаторы отличаются лучшими электрическими характеристиками и находят применение в широком классе перспективных полупроводниковых ИМС, в том числе в линейных полупроводниковых ИМС. Процесс изготовления интегральных МДП-конденсаторов не требует дополнительных технологических операций, так как получение окисла, используемого в качестве диэлектрика, можно легко совместить с одной из операций локальной диффузии.

Элементы электрической цепи

Каждая электрическая цепь включает в себя различные устройства и объекты, создающие пути для прохождения электрического тока. Для описания электромагнитных процессов, происходящих в каждом из них, применяются такие понятия, как электродвижущая сила, ток и напряжение.

Условно все элементы электрической цепи разделяются на три составные части:

  • Первая представлена источниками питания, вырабатывающими электроэнергию.
  • Вторая – элементами, преобразующими электричество в другие виды энергии. Они больше известны, как приемники.
  • Третья часть состоит из передающих устройств – проводов и других установок, обеспечивающих уровень и качество напряжения.
  1. Схемы электрических цепей
  2. Активные и пассивные элементы электрической цепи
  3. Условные обозначения элементов электрической цепи
  4. Трехфазные электрические цепи

Схемы электрических цепей

Элементы электрических цепей могут соединяться в схемах различными способами. Для каждого из них существуют определенные закономерности, установленные и сформулированные учеными Омом и Кирхгофом. Соединение потребителей в электрических цепях может быть последовательным, параллельным и комбинированным.

Последовательное соединение. В этом случае с увеличением количества потребителей, происходит рост общего сопротивления цепи. Отсюда следует, что значение общего сопротивления будет состоять из суммы сопротивлений каждой подключенной нагрузки. Поскольку на всех участках цепи проходит одинаковый ток, в связи с этим на каждый элемент распределяется только часть общего напряжения. Если какой-либо прибор или устройство перестает работать, наступает разрыв цепи. То есть, при выходе из строя хотя бы одной лампочки, остальные тоже не будут работать, как это случается, например, в елочных гирляндах. Однако в последовательную цепь можно включить большое количество элементов, каждый из которых рассчитан на значительно меньшее сетевое напряжение.

Параллельное соединение. В этом случае к двум точкам электрической цепи подключается сразу несколько потребителей. Напряжение на каждом участке будет равно напряжению, приложенному к каждой узловой точке.

Читайте также:  Ошибка P0340 — пошаговое руководство по диагностике и ремонту

На представленной схеме хорошо просматривается возможность протекания тока различными путями. Ток, притекающий к месту разветвления, далее проходит к двум нагрузкам, имеющим определенное сопротивление. В результате, он оказывается равным сумме токов, расходящихся от данной точки. Происходит снижение общего сопротивления цепи с увеличением ее общей проводимости, состоящей из проводимостей обеих ветвей. Соединение обеспечивает независимую работу потребителей. То есть, при выходе из строя одного из них, остальные будут нормально работать, поскольку цепь остается не разорванной.

Комбинированное соединение. На практике большинство приборов могут включаться в цепь сразу обоими способами – последовательно и параллельно. Поэтому такие соединения получили название комбинированных. Например, выключатели и вся автоматическая защитная аппаратура соединяется последовательно, обеспечивая тем самым разрыв цепи. Розетки или лампочки, наоборот, всегда включаются параллельно, чтобы исключить их взаимодействие между собой.

Применение такого подключения вызвано еще и различным энергопотреблением бытовых электроприборов. При постоянном напряжении их сопротивления также будут различаться между собой. Таким образом, за счет комбинированного подключения удается равномерно распределить нагрузку на линиях и не допустить перегрузок на отдельных участках цепи.

Активные и пассивные элементы электрической цепи

Элементы, входящие в состав электрических цепей, могут быть активными и пассивными. Основным признаком активных составляющих, считается их способность отдавать электроэнергию. Типичными представителями являются генераторы и другие источники электроэнергии, усилители электрических сигналов и другие. Пассивными элементами считаются различные виды потребителей и накопителей электрической энергии. К ним относятся конденсаторы, резисторы, катушки индуктивности и другие двухполюсные устройства. Существует многополюсная аппаратура, функционирующая на базе двухполюсных элементов.

Все активные элементы электрической цепи могут быть независимыми и зависимыми. В первую категорию входят источники напряжения и тока. В свою очередь, источник напряжения считается идеализированным элементом цепи, у которого напряжение на зажимах не зависит от протекающего через него электрического тока, а внутреннее сопротивление имеет нулевое значение. Источник тока также является безупречным элементом, у которого ток не зависит от напряжения на зажимах, а значение внутреннего сопротивления стремится к бесконечности.

Зависимые источники напряжения и тока именуются таковыми, когда эти величины зависят от параметров напряжения и тока на другом участке цепи. Типичными представителями являются электролампы, транзисторы, усилители, функционирующие в линейном режиме. Основные пассивные элементы электрической цепи представлены резисторами, индуктивными катушками и конденсаторами, с помощью которых регулируются параметры тока и напряжения на отдельных участках.

Резистивное сопротивление относится к идеализированным элементам цепи. Его основным свойством является необратимое рассеивание энергии. Зависимость напряжения и тока резистивного сопротивления выражается формулами: u = iR, i = Gu, в которых R является сопротивлением, измеряемым в Омах, а G – проводимостью, измеряемой в сименсах. Соотношение этих величин между собой выражено формулой R = 1/G.

Идеализированные индуктивные элементы цепи способны накапливать энергию магнитного поля. Основным параметром считается линейная индуктивность, находящаяся в линейной зависимости между магнитным потоком и током, графически представляющая собой вебер-амперную черту. Индуктивность является также и коэффициентом пропорциональности, измеряемом в Генри.

Ёмкостные элементы – конденсаторы обладают свойством накапливать энергию электрического поля. Показатель линейной емкости представляет собой линейную зависимость между зарядом и напряжением, выраженной формулой q = Cu.

Условные обозначения элементов электрической цепи

Для удобства анализа и расчетов электрических цепей, все их составляющие отображаются в виде специальных схем. Данные схемы состоят из условных обозначений используемых элементов и способов их соединения. Условные обозначения в странах СНГ могут отличаться от символики, принятой в других государствах, соответственно, будут различаться и сами схемы, поскольку использовались различные системы графических маркировок.

Все элементы на схемах условно разделяются на три группы:

  1. К первой относятся источники питания, преобразующие другие виды энергии в электрическую. В этом случае они считаются первичными. Ко вторичным источникам относятся, например, выпрямительные устройства, у которых электроэнергия имеется на входе и на выходе.
  2. Вторая группа представлена потребителями энергии, преобразующими электрический ток в тепло, освещение, движение и т.д.
  3. В третью группу входят управляющие элементы, без которых невозможна работа любой цепи. Сюда входят соединительные провода, коммутационная аппаратура, измерительные приборы и другие устройства аналогичного назначения.

Все эти составляющие охвачены единым электромагнитным процессом, поэтому они включаются в общую схему с использованием специальных условных знаков. Следует учитывать, что вспомогательные элементы могут не указываться на схемах. Не указываются и соединительные провода, если их сопротивление значительно ниже, чем у составных элементов. Источники питания обозначаются в виде электродвижущей силы. При необходимости проставляются пояснительные надписи.

Трехфазные электрические цепи

Любая трехфазная система состоит из трех отдельных электрических цепей, в каждой из которых действует синусоидальная электродвижущая сила с одинаковой частотой, создаваемая одним и тем же источником энергии. Необходимая энергия обычно создается трехфазным генератором. Между цепями образуется сдвиг на 120 градусов.

Основным преимуществом трехфазной цепи считается ее уравновешенность. Она заключается в суммарной мгновенной мощности, принимающей постоянную величину на все время действия ЭДС. В самом трехфазном генераторе существует три самостоятельные обмотки, сдвинутые относительно друг друга на 120 градусов, так же как и начальные фазы электродвижущей силы.

Если для соединения каждой фазы использовать отдельный провод, то в конечном итоге это привело бы к созданию несвязной системы из шести проводников. Прежде всего, это невыгодно с точки зрения экономии, поскольку получается значительный перерасход материалов. Поэтому были разработаны наиболее оптимальные связанные системы соединения трехфазных электрических цепей.

Одним из таких способов является соединение звездой, когда все три фазы обмоток соединяются в общей нулевой точке. Таким образом, получается трех- или четырехпроводная система. В последнем варианте предполагается использование нулевого провода. Он может не применяться при наличии симметричной системы, с одинаковыми токами фаз. Однако в случае несимметричной нагрузки с разницей фазных токов, в нулевом проводе создается ток, равный сумме векторов этих фазных токов. При выходе из строя одной из фаз, нулевой провод может заменить ее и предотвратить аварийную ситуацию в трехфазной цепи. Однако в этом качестве его можно использовать лишь кратковременно, поскольку данный провод рассчитан на более низкие нагрузки, по сравнению с фазами.

Другой способ – соединение треугольником, когда конец одной обмотки соединяется с началом другой, образуя, таким образом, замкнутый контур. Каждая фаза находится под линейным напряжением, равным фазному напряжению. Однако фазный ток будет отличаться от линейного в меньшую сторону в 1,72 раза.

Схема электрической цепи

Буквенные обозначения элементов на электрических схемах

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector