Элементы электросхем: ГОСТ. Электрические обозначения на схемах

Разработка и проектирование электронных схем

Проектирование электрических приборов невозможно без разработки электронных схем. Этот этап считается одним из самых важных, он предшествует изготовлению прототипа изделия. И именно от него зависит, какие функции будет поддерживать электроприбор.

Особенности проектирования электронных схем:

• Использование современных программных инструментов;
• Удешевление себестоимости печатных плат за счет специального ПО;
• Низкий процент брака.

Проектирование предполагает применение актуальных комплектующих, а также оптимизацию электрических схем по определенным критериям в соответствии с заданными условиями эксплуатации, техническими ограничениями, указанными в ТЗ. В разработку включено моделирование схемотехнических решений, составление чертежно-конструкторских документов.

Грамотно собранная электронная схема — это гарантия работы любого электроприбора. Электросхема регулирует работу технических узлов, отвечает за потребление электроэнергии, подачу тока к энергопотребителям.

Для корректной работы прибора требуется профессиональная разработка электрических схем. Доверив проект специалистам, вы получите схемотехническое решение, которое обеспечит правильное функционирование устройства независимо от его сложности.

Заказать проектирование схемотехнических решений можно в компании Unic Lab. Наши специалисты создадут проект, разработают модель, проведут тестирование прототипа и подготовят необходимые документы для серийного производства.

Этапы проектирования схемотехнических решений

В разработку включены следующие виды работ:

• Специалисты рассчитывают, подбирают элементы, проверяют их статус производства.
• Соединяют все элементы системы. Инженеры учитывают функционально-структурную схему технической системы в ТЗ.
• После моделируют систему питания, которая также должна соответствовать ТЗ.
• Перечень всех элементов подготавливают, проверяют их доступность, оценивают сроки поставки, если необходимо подобрать аналоги.
• Перечень элементов согласовывается с клиентом.

Важно понимать, что разработка электронной схемы зависит от вида платы. Каждый вид обладает определенными особенностями.

• Структурная. Электросхема отображает работу всего прибора в целом: описывает его функциональные части, отображает последовательность подключения и так далее.
• Функциональная. Описывает отдельные процессы, протекающие в технике.
• Принципиальная. Разработку таких электросхем проводят для приборов, находящихся в положении «Отключено». Такая схема позволяет отобразить главные электроустройства, их компоненты, которые отвечают за функционирование различных процессов в приборе. Система отображает соединительно-монтажные элементы, взаимосвязи компонентов и элементов начала/конца электрической цепи.
• Монтажная. Цель разработки монтажной электросхемы — правильно расположить входные/выходные элементы. В этом случае специалисты должны правильно отобразить входные/выходные компоненты, нанести платы, соединения, зажимы.
• Схема подключения. На электросхеме отображены входные/выходные элементы, точки, где происходит соединение, подается ток через электропроводники и провода. Также графически отображаются места, где заканчиваются провода.
• Общая электросхема подключения. Предполагает обозначение всех элементов электроустройства, соединения, включая проводники, жгуты, провода.
• Электросхема расположения. При проектировании такого схемотехнического решения указывается расположение самого прибора либо платы на общем чертеже.

Разработка электронных схем в компании Unic Lab

Наша компания оказывает услуги по комплексному проектированию электросхем любого назначения. Вы можете заказать создание одной электросхемы или целого комплекса. При этом сложность и объем работы не имеют значения.

Тестировщики, электроники, конструкторы, программисты и другие специалисты компании имеют большой опыт в разработке электросхем для различных видов электрооборудования. Мы предлагаем эффективные рабочие решения для целых устройств и их отдельных комплектующих.

Стоимость проекта рассчитывается индивидуально и зависит от разных факторов: функциональности продукта, интеграции с другими системами, сроков реализации и так далее.

 

Другие услуги

Промышленный дизайн

Разработка ПО

Встроенное ПО

Серверное ПО

Разработка аппаратной части

Разработка печатных плат

Прототипирование

Постановка на производство

Производство

Научное исследование

Обратное проектирование

Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.

гост 2.710

Содержание

Токоведущее, коммутационное, осветительное оборудования

Последний ГОСТ, который вышел, дополнен многими новыми обознвачениями, актуальный на сегодня с шифром 2. На каждой схеме отображаются Соединения между отдельными элементами и проводниками.

Позиционные обозначения характеризуют взаимосвязь элементов, входящих в комплект устройства, с их обозначениями на схеме.

В тексте норматива изложены четкие требования в подробностях к электросхемам всех видов. Речь сейчас не об этом.

Линии связи Базовые элементы электрических соединителей представлены ниже. Для пояснения принципа работы коммутационных устройств при необходимости на их контакт-деталях изображают квалифицирующие символы, приведенные в табл. Условные графические обозначения образуются из простых геометрических фигур: квадратов, прямоугольников, окружностей, а также из сплошных и штриховых линий и точек. Обозначения в схемах Таблица.

См. также: Составление сметы на электромонтажные работы

УГО в однолинейных и полных электросхемах Для данных схем существует несколько групп условных обозначений, приведем наиболее распространенные из них. Источники питания. Позиционные обозначения проставляют рядом с условными графическими обозначениями элементов с правой стороны или под ними. Функциональный На плане указывают основные узлы электроустройства.

Фильтр кварцевый ZQ Порядковые номера элементам следует присваивать, начиная с единицы, в пределах группы элементов, которым на схеме присвоено одинаковое буквенное позиционное обозначение, например, Q1, Q2, Q3, в соответствии с последовательностью их расположения на схеме сверху вниз и слева направо. В — Коллекторные электродвигатели постоянного тока: 1 — с возбуждением обмотки от постоянного магнита 2 — Электрическая машина с катушкой возбуждения В связке с электромоторами, на схемах показаны магнитные пускатели, устройства мягкого пуска, частотный преобразователь.

D — Символ заземления. Включают в разработанные чертежи электрификации домов, квартир, производств. Для электриков представляет наибольший интерес среди всех вышеперечисленных типов и видов схем, а также самая востребованная и часто используемая в работе — электрическая схема. В — Токоведущая или заземляющая шина.

В данных документах применяются позиционные обозначения элементов, то есть указывается их место расположения на плате, способ и очередность монтажа. У замыкателя происходит всё наоборот. Условные графические обозначения образуются из простых геометрических фигур: квадратов, прямоугольников, окружностей, а также из сплошных и штриховых линий и точек.
Условные графические обозначения радиоэлементов

Виды и типы электрических схем

Если в стандарте нет нужного обозначения, то его составляют, исходя из принципа действия элемента, обозначений, принятых для аналогических типов аппаратов, приборов, машин с соблюдением принципов построения, обусловленных стандартом. При выборе форматов следует учитывать: — объем и сложность проектируемого изделия установки ; — необходимую степень детализации данных, обусловленную назначением схемы; — условия хранения и обращения схем; — особенности и возможности техники выполнения, репродуцирования и или микрофильмирования схем; — возможность обработки схем средствами вычислительной техники.

Графическое обозначение электроэнергетических объектов на схемах

Содержание текста должно быть кратким и точным. Условные графические изображения на основании ГОСТ

Если нужно отразить только силовые линии, достаточно начертить линейную схему, а для изображения всех видов цепей с приборами контроля и управления понадобится полная. Такие сведения указывают либо около УГО по возможности справа или сверху , либо на свободном поле схемы.

Электрические параметры некоторых элементов могут быть отображены, непосредственно в документе, или представлены отдельно в виде таблицы. Е — ИМ, на который дополнительно установлен ручной привод. УГО элементов, входящих в состав основного изделия устройства допускается чертить меньшим размером в сравнении с другими элементами.
Как работает транзистор? Режим ТТЛ логика / Усиление. Анимационный обучающий 2d ролик. / Урок 1

Чтение электрических схем

В составленной электросхеме необходимо разобраться: как она работает, возможные неисправности и другие нюансы. Этот процесс называется “чтение электросхем”. Для этого необходимо знать условные графические обозначения всех деталей, изображённых на ней, а также их соединений.

Обозначения проводников

Провода, соединяющие элементы электросхем, изображаются линиями. Они отличаются пояснительными надписями, цифрами и в некоторых случаях толщиной. В однолинейной схеме толстой линией изображается группа проводов: фазные и нулевой или “плюс” и “минус”.

В чертежах с большим количеством деталей проводники изображаются не сплошной линией, а в начале и конце подключения с маркировкой каждого провода и указанием места подключения. Так же показываются провода, идущие с одного листа на другой.

Графические символы аппаратуры

Кроме проводов, в электросхемах есть другая аппаратура. Все её виды имеют свои условные графические изображения. Они символически отображают функции или устройство приборов. Это схематическое изображение автоматических выключателей, концевых переключателей и ламп, выполненное из простых геометрических элементов. Их сочетание несёт всю информацию об электроприборе.

Все условные обозначения и их элементы указаны в специальных таблицах, определяемых ГОСТ 21.614-88 «Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах». Он обязателен для исполнения не только на производстве, но и при проектировании бытовой электропроводки.

Условные обозначения на схемах электроснабжения

На схемах отображается даже форма и размеры светильников.

На схемах отображается даже форма и размеры светильников. В функциональных чертежах контакторы изображаются с учётом этих особенностей.

Кроме этого в условных графических обозначениях на электрических принципиальных схемах дополнительно используются специальные знаки, поясняющие особенности работы того или иного элемента схемы. Буквы и цифры применяются для символьного обозначения отдельных элементов, их номиналов и расстояний между объектами.

В помещения с нормальными условиями эксплуатации ставят выключатели с IP20, может до IP Самый простой пример — обыкновенный выключатель. Некоторые даже могут сразу выдать возможные проблемы, которые могут возникнуть при эксплуатации. Если в условных обозначениях на различных электрических схемах ГОСТ, присутствуют элементы, не имеющие информации о размерах, то эти составляющие выполняют в размерах, соответствующих стандартному изображению УГО всей схемы.

Виды электрических схем

Почти, потому что стандарты давно не обновлялись и некоторые элементы рисуют каждый как может. Если в условных обозначениях на различных электрических схемах ГОСТ, присутствуют элементы, не имеющие информации о размерах, то эти составляющие выполняют в размерах, соответствующих стандартному изображению УГО всей схемы. Нормально отключенному положению выключателя соответствует заштрихованный прямоугольник, а не заштрихованный прямоугольник — выключатель включенный. Дает общее представление о функционировании объекта.

Каждое из обозначений можно применять в определенных случаях. Цепи управления оперативные цепи — это кнопки, предохранители, катушки пускателей или контакторов, контакты промежуточных и других реле, контакты пускателей и контакторов, реле контроля фаз напряжения а также связи между этими и другими элементами.

Смотри также

Основу любой электрической схемы представляют условные графические обозначения различных элементов и устройств, а также связей между ними. D — Отображение аккумуляторного или гальванического источника питания. Недавняя стандартизация была утверждена восемь лет назад ГОСТом Вариант справа — для открытого монтажа.

Фильтр кварцевый ZQ Порядковые номера элементам следует присваивать, начиная с единицы, в пределах группы элементов, которым на схеме присвоено одинаковое буквенное позиционное обозначение, например, Q1, Q2, Q3, в соответствии с последовательностью их расположения на схеме сверху вниз и слева направо. Учитывая такие обстоятельства, проектировщики перенимают практический опыт от более опытных коллег, многие вещи просто знают как делать правильно, но не знают почему. Номиналы требуемых деталей иногда проставляются рядом с изображением, но в больших многоэлементных схемах они прописываются в отдельной таблице. На монтажных радиосхемах отмечают положение радиокомпонентов, способы и порядок их монтажа. Как обозначаются провода, кабели, количество жил и способы их прокладки На монтажных схемах часто необходимо обозначить не только как проходит кабель или провод, но и его характеристики или способ укладки.
Как прочитать принципиальную схему задвижки

Токоведущее, коммутационное, осветительное оборудования

Все это также отображается графически.

Обозначение конструктивного расположения конструктивное обозначение. Построение обозначения должно обеспечить возможность однозначного указания места любой части объекта в конструкции.

На принципиальной схеме должны быть однозначно определены все элементы, входящие в состав установки и изображённые на схеме. Дает общее представление о функционировании объекта. На функциональной схеме указаны блоки и связи между ними Принципиальные.

Все это также отображается графически. ГОСТ 2. Поэтому рекомендуем сохранить себе все эти таблицы, чтобы при чтении проекта планировки проводки дома либо квартиры Вы могли сразу же определить, что за элемент цепи находится в определенном месте. В этой статье я решил структурировать информацию, касающуюся условных обозначений, разложить всё по полочкам, собрать всё в одном месте.

Читайте дополнительно: Подключить свет на участке

В — Токоведущая или заземляющая шина. В первом случае работает то одна цепь, то другая. Контакт 12 сигнального реле К4, которое расположено на месте в функциональной группе Т8, входящей в устройство А12, соединен с контактом 2, который расположен на месте 15 и изображен на шестом листе принципиальной схемы 3.

Как обозначаются провода, кабели, количество жил и способы их прокладки На монтажных схемах часто необходимо обозначить не только как проходит кабель или провод, но и его характеристики или способ укладки. Зато все другие типы выключателей имеют свои условные обозначения в электрических схемах. Для описания основных функций узлов, отображающие их прямоугольники, подписываются стандартными буквенными обозначениями. Элементы принципиальных электрических схем Принципиальные схемы устройств содержат другую элементную базу. На принципиальной схеме должны быть однозначно определены все элементы, входящие в состав установки и изображённые на схеме.

Буквенные обозначения Наряду с УГО для более точного определения названия и назначения элементов, на схемы наносят буквенное обозначение. Рис 1.

Содержание и способ записи конструктивных обозначений для конкретных объектов принятая система координат и их обозначений, последовательность уровней входимости и т. I — Ответвления. Чтобы на схеме понимать о каком именно типе выключателя идет речь, это надо помнить.
Монтажные схемы и маркировка электрических цепей

Токоведущее, коммутационное, осветительное оборудования

УГО трансформаторов Обозначение трансформаторов тока на полной а и однолинейной в схеме Графическое обозначение электрических машин ЭМ Электрические моторы, зависит от вида, способны не только потреблять энергию. Например, популярные виды розеток выглядят следующим образом: Сейчас самыми популярными являются устройства скрытого типа с заземлением.

Виды и типы электрических схем

Например, предохранитель и резистор имеют незначительные отличия. Условные графические обозначения и размеры некоторых элементов принципиальных схем: Стандарты.

Что касается автоматических выключателей, УЗО, дифференциальных автоматов, контакторов, пускателей и другой защитной и коммутационной аппаратуры, то они изображаются в виде контакта и некоторых поясняющих графических дополнений, в зависимости от аппарата. Указывают расстояния от элементов до стеновых ограждений. Данные об элементах следует записывать в перечень элементов, оформляемый в виде таблицы по ГОСТ 2. Между элементами проводят линии связи.

Условные обозначения выключателей на чертежах и схемах Есть отдельные изображения для переключателей. Один и тот же элемент на разных схемах может обозначаться и одинаково, и по-разному. Их сразу можно отличить от других элементов. Знак обозначения мобильных контактов Функции деталей со стационарными контактами Обозначения элементов электроснабжения на однолинейных схемах отображают только силовые элементы. Например, если нужно указать 4-контактный клеммник, то следует начертить четыре перечеркнутых кружочка в ряд, а не один.

КОМПАС Электрик Часть 2 Разработка схемы принципиальной Э3

Условные обозначения элементов схем

Стандартные условные графические и буквенные обозначения элементов электрических схем

	Е	Источник ЭДС
	R	Резистор, активное сопротивление
	L	Индуктивность, катушка
	C	Емкость, конденсатор
	G	Генератор переменного тока, питающая схема
	M	Электродвигатель переменного тока
	T	Трансформатор
	Q	Силовой выключатель (на напряжение свыше 1кВ)
	QW	Выключатель нагрузки
	QS	Разъединитель
	F	Предохранитель
		Сборные шины с присоединениями
		Соединение разъемное
	QA	Автоматический выключатель на напряжение до 1 кВ
	КМ	Контактор, магнитный пускатель
	S	Рубильник
	ТА	Трансформатор тока
	ТА	Трансформатор тока нулевой последовательности
	TV	Трехфазный или три однофазных трансформатора напряжения
	F	Разрядник
	К	Реле
	КА, KV, KT, KL	Обмотка реле
	КА, KV, KT, KL	Контакт замыкающий реле
	КА, KV, KT, KL	Контакт размыкающий реле
	КТ	Контакт реле времени, замыкающий с выдержкой на срабатывание
	КТ	Контакт реле времени, замыкающий с выдержкой на возврат
		Прибор измерительный показывающий
		Прибор измерительный регистрирующий
		Амперметр
		Вольтметр
		Ваттметр
		Варметр

Использованы материалы сайтов: http://www. cxem.net и http://www.baurum.ru

 

 

Помогла ли вам статья?

Задать вопрос

Пишите ваши рекомендации и задавайте вопросы в комментариях

Основные элементы схемы Резистор Индуктор и конденсатор

В электротехнике и электронике мы часто сталкиваемся с двумя терминами «схема» и «элемент схемы» . Где элемент электрической цепи является самым элементарным строительным блоком электрической цепи, а электрическая цепь представляет собой взаимосвязь различных элементов схемы, соединенных таким образом, что они образуют замкнутый путь для протекания тока.

Технически элемент электрической цепи представляет собой математическую модель электрического устройства и может быть полностью охарактеризован соотношением напряжения и тока. Кроме того, элемент схемы, являющийся основным строительным блоком, не может быть разделен на другие устройства.

Существует три основных элемента схемы, которые мы используем для формирования различных электрических и электронных цепей: Резистор, Индуктор и Конденсатор . В этой статье мы подробно узнаем об этих трех элементах.

Что такое резистор?

Элемент электрической цепи, создающий электрическое трение или сопротивление на пути электрического тока, называется резистором. Характеристика, по которой он противостоит потоку тока, известна как 9.0003 сопротивление . Сопротивление резистора обозначается символом R и измеряется в Ом ($\mathrm{\Omega}$) . Типичный символ цепи резистора показан на следующем рисунке.

Напряжение на резисторе прямо пропорционально протекающему через него току. Следовательно, с точки зрения отношения напряжения к току, если напряжение на элементе прямо пропорционально току через него, то этот элемент называется 9.0003 резистор .

Типы резисторов

Резисторы можно разделить на разные типы на основе разных параметров.

В зависимости от закона Ома резисторы можно разделить на два типа:

• Линейные резисторы
• Нелинейные резисторы

Резистор, который подчиняется закону Ома, называется линейным резистором или омическим резистором . С другой стороны, если резистор не подчиняется закону Ома, то он называется 9.0003 нелинейный резистор или неомический резистор .

В зависимости от изменения значения сопротивления существует два типа резисторов –

• Постоянные резисторы
• Переменные резисторы

Резисторы, значение сопротивления которых остается постоянным и никогда не может быть изменено, известны как постоянные резисторы . Где, известны резисторы, значение которых можно изменить

переменные резисторы .

Резистор всегда преобразует электрическую энергию в тепловую и, следовательно, рассеивает энергию, которую невозможно получить в более поздний момент времени. 9{2}t}{R}}$$

Эквивалентное сопротивление резисторов, соединенных последовательно, определяется выражением,

$$\mathrm{R_{s}=R_{1}+R_{2}+R_{3 }+…+R_{n}}$$

Эквивалентное сопротивление параллельно соединенных резисторов определяется выражением,

$$\mathrm{\frac{1}{R_{p}}=\frac{1 }{R_{1}}+\frac{1}{R_{2}}+\frac{1}{R_{3}}+. ..+\frac{1}{R_{n}}}$$

Что такое индуктор?

Катушка индуктивности представляет собой провод конечной длины, скрученный в катушку. Катушка индуктивности также является основным элементом схемы, который используется для введения индуктивности в электрическую или электронную цепь. Катушка индуктивности обладает свойством, известным как индуктивность , которые препятствуют любому изменению электрического тока. Символ цепи типичного индуктора показан на следующем рисунке.

С точки зрения отношения напряжения к току, если элемент цепи с двумя выводами, напряжение на выводах которого прямо пропорционально производной тока по времени, то этот элемент называется катушкой индуктивности . Следовательно, математическое соотношение между напряжением и током катушки индуктивности определяется выражением

$$\mathrm{v∝\frac{di}{dt}}$$

$$\mathrm{\Rightarrow\;v=L\frac{di}{dt}}$$

Из этого выражения видно, что напряжение на индукторе было бы равно нулю, если бы сквозное его оставалось постоянным. Следовательно, катушка индуктивности с постоянным током ведет себя как катушка короткого замыкания. Кроме того, если ток через индуктор заряжается за нулевое время, то он дает бесконечное напряжение на индукторе, что практически невозможно. Следовательно, ток через индуктор не может резко измениться.

Очень важным свойством индуктора является то, что он может хранить конечное количество энергии в виде магнитного поля. Идеальный индуктор не рассеивает энергию, а только накапливает ее. 9{2}}$$

Эквивалентная индуктивность катушек индуктивности, соединенных последовательно, определяется выражением,

$$\mathrm{L_{s}=L_{1}+L_{2}+L_{3}+… +L_{n}}$$

Эквивалентная индуктивность катушек индуктивности, соединенных параллельно, определяется выражением,

$$\mathrm{\frac{1}{L_{p}}=\frac{1}{L_{1 }}+\frac{1}{L_{2}}+\frac{1}{L_{3}}+…+\frac{1}{L_{n}}}$$

Что такое Конденсатор?

Элемент электрической цепи, обладающий способностью накапливать электрическую энергию в виде электрического поля, называется конденсатор . Свойство конденсатора, благодаря которому он накапливает электрическую энергию, известно как емкость .

Другими словами, элемент схемы, напряжение на выводах которого прямо пропорционально интегралу тока по времени, называется конденсатором , т. е.

$$\mathrm{v=\int\;i\; dt}$$

Простой конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных изоляционным материалом. Этот изоляционный материал называется диэлектриком и хранит электрическую энергию в виде электрического поля. В зависимости от типа используемого диэлектрического материала существует несколько типов конденсаторов, таких как бумажный конденсатор, воздушный конденсатор, слюдяной конденсатор, керамический конденсатор, электролитический конденсатор и т. д.

Типы конденсаторов

Могут также классифицироваться на основании их полярности как −

• Поляризованные конденсаторы
• Неполяризованные конденсаторы

Поляризованный конденсатор имеет фиксированную полярность выводов, а его выводы отмечены фиксированной положительной и отрицательной полярностью. Таким образом, поляризованные конденсаторы можно использовать только в цепях постоянного тока. С другой стороны, неполяризованный конденсатор имеет нефиксированную полярность выводов, поэтому этот тип конденсатора также можно использовать в цепях переменного тока.

В зависимости от изменения емкости конденсаторы могут быть двух типов, а именно постоянные конденсаторы и переменные конденсаторы .

Выражение тока конденсатора:

$$\mathrm{i=C\frac{dv}{dt}}$$

постоянна, то ток через нее равен нулю. Это означает, что конденсатор при подаче постоянного напряжения действует как короткое замыкание. Конденсатор может хранить конечное количество энергии в виде электрического поля. Кроме того, идеальный конденсатор не рассеивает энергию, а только хранит ее. 9{2}}$$

Эквивалентная емкость последовательно соединенных конденсаторов определяется выражением

$$\mathrm{\frac{1}{C_{s}}=\frac{1}{C_{1}} +\frac{1}{C_{2}}+\frac{1}{C_{3}}+. ..+\frac{1}{C_{n}}}$$

Эквивалентная емкость конденсаторов соединенных параллельно, определяется как,

$$\mathrm{C_{p}=C_{1}+C_{2}+C_{3}+…+C_{n}}$$

Вывод

В этой статье мы подробно обсудили три самых основных элемента электрической цепи, а именно резистор, катушку индуктивности и конденсатор. Из приведенного выше обсуждения ясно, что резистор рассеивает электрическую энергию в виде тепла, которое не может быть восстановлено. С другой стороны, катушки индуктивности и конденсаторы хранят электрическую энергию в форме магнитного поля и электрического поля соответственно. Мы можем извлечь эту накопленную энергию позже.

Основные электрические цепи — компоненты, типы — ElectronicsHub

Краткое описание

Что такое электрическая цепь?

Электрическая цепь представляет собой замкнутый путь для передачи электрического тока через среду электрических и магнитных полей. Поток электронов через петлю составляет электрический ток. Электроны входят в цепь через «Источник», которым может быть батарея или генератор. Источник обеспечивает энергию электронам, создавая электрическое поле, которое обеспечивает электродвижущую силу.

  

Электроны покидают цепь через нагрузку к земле, таким образом завершая замкнутый путь. Нагрузкой или выходом может быть любой простой бытовой прибор, такой как телевизор, лампа, холодильник, или может быть сложная нагрузка, например, на гидроэлектростанции.

Простая электрическая цепь состоит из источника (например, батареи), проводов в качестве проводящей среды и нагрузки (например, лампочки). Батарея обеспечивает необходимую энергию для потока электронов к лампочке.

Базовые элементы схемы

Как упоминалось выше во введении, цепь представляет собой взаимосвязь элементов. Эти элементы подразделяются на активные и пассивные в зависимости от их способности генерировать энергию.

  

Активные элементы цепи

Активные элементы — это элементы, которые могут генерировать энергию. Примеры включают батареи, генераторы, операционные усилители и диоды. Обратите внимание, что в электрической цепи элементы источника являются наиболее важными активными элементами.

Источник энергии, будь то источник напряжения или тока, бывает двух типов – независимый и зависимый. Примером независимого источника является батарея, которая обеспечивает постоянное напряжение в цепи, независимо от тока, протекающего через клеммы.

Примером зависимого источника является транзистор, который обеспечивает ток в цепи в зависимости от приложенного к нему напряжения. Другим примером является операционный усилитель, который обеспечивает напряжение в зависимости от дифференциального входного напряжения, подаваемого на его клеммы.

Пассивные элементы схемы

Пассивные элементы можно определить как элементы, которые могут контролировать поток электронов через них. Они либо увеличивают, либо уменьшают напряжение. Вот несколько примеров пассивных элементов.

Резистор : Резистор препятствует протеканию через него тока. Для линейной цепи применим закон Ома, который гласит, что напряжение на резисторе прямо пропорционально протекающему через него току, при этом пропорциональная постоянная представляет собой сопротивление.

Индуктор : Индуктор хранит энергию в форме электромагнитного поля. Напряжение на катушке индуктивности пропорционально скорости изменения тока, протекающего через нее.

Конденсатор : Конденсатор накапливает энергию в виде электростатического поля. Напряжение на конденсаторе пропорционально заряду.

Типы электрических цепей

Цепи постоянного тока

В цепях постоянного тока применяется возбуждение от постоянного источника. По типу соединения активных и пассивных компонентов с источником цепь можно разделить на последовательную и параллельную.

Серийные цепи

Когда несколько пассивных элементов соединены последовательно с источником энергии, такая цепь называется последовательной цепью. В последовательной цепи через каждый элемент протекает одинаковый ток, а напряжение делится. В последовательной цепи, когда элементы соединены в линию, если среди них есть неисправный элемент, полная цепь действует как разомкнутая цепь.

• Для резистора, подключенного к цепям постоянного тока, напряжение на его выводах прямо пропорционально протекающему через него току, что обеспечивает линейную зависимость между напряжением и током. Для резисторов, соединенных последовательно, общее сопротивление равно сумме всех значений сопротивления.
• Для последовательно соединенных конденсаторов общая емкость равна сумме обратных величин всех значений емкости.
• Для катушек индуктивности, соединенных последовательно, общая индуктивность равна сумме всех значений индуктивности.

Параллельные цепи

В параллельной цепи одна клемма всех элементов подключается к одной клемме источника, а другая клемма всех элементов подключается к другой клемме источника.

В параллельных цепях напряжение остается неизменным в параллельных элементах, а ток изменяется. Если среди параллельных элементов есть какой-либо неисправный элемент, это не влияет на цепь.

• Для резисторов, соединенных параллельно, общее сопротивление равно сумме обратных значений всех значений сопротивления.
• Для последовательно соединенных конденсаторов общая емкость равна сумме всех значений емкости.
• Для катушек индуктивности, соединенных последовательно, общая индуктивность равна сумме всех обратных величин индуктивностей.

Цепи переменного тока

Цепи переменного тока – это цепи, элементом возбуждения которых является источник переменного тока. В отличие от источника постоянного тока, который является постоянным, источник переменного тока имеет переменный ток и напряжение через равные промежутки времени. Как правило, для приложений с высокой мощностью используются цепи переменного тока.

Простая цепь переменного тока с использованием сопротивления

Для переменного тока, проходящего через резистор, соотношение тока и напряжения зависит от фазы и частоты источника питания. Приложенное напряжение будет постоянно меняться со временем, и закон Ома можно использовать для расчета тока, проходящего через резистор в любой момент времени.

Другими словами, если в момент времени t секунд значение напряжения равно v вольт, ток будет:

i = v/R

, где значение R всегда постоянно.

Приведенное выше уравнение показывает, что полярность тока зависит от полярности напряжения. Кроме того, и ток, и напряжение достигают своего максимума и нуля одновременно. Таким образом, для резистора напряжение совпадает по фазе с приложенным током.

Рассмотрим приведенную ниже принципиальную схему

Когда переключатель замкнут, ток проходит через резистор и определяется уравнением ниже =RIm cos(ωt+Φ)

Для резистора значения напряжения и тока будут увеличиваться и уменьшаться одновременно. Следовательно, разность фаз между напряжением и током равна нулю.

Цепь переменного тока с использованием чистой индуктивности

Катушка из тонкой проволоки, намотанной на цилиндрический сердечник, известна как индуктор. Сердцевина может быть воздушной (полой многослойной) или железной. При протекании переменного тока через катушку индуктивности магнитное поле также изменяется. Это изменение магнитного поля приводит к индуцированному напряжению на катушке индуктивности. Согласно закону Ленца, наведенное напряжение таково, что оно препятствует протеканию через него тока.

В течение первого полупериода напряжения источника индуктор накапливает энергию в виде магнитного поля, а в течение следующего полупериода высвобождает энергию.
ЭДС индукции приведена ниже:

e=Ldi/dt

Здесь L — собственная индуктивность.

Теперь приложенное входное переменное напряжение определяется как v(t)=Vm Sinωt

Ток через индуктор: I(t)=Im Sinωt

Таким образом, напряжение на индукторе будет

e= L di/dt=wLI_m cos⁡wt=wLI_m sin⁡(wt+90)

Таким образом, для катушки индуктивности напряжение опережает ток на 90 градусов.

Теперь сопротивление катушки индуктивности называется реактивным сопротивлением и определяется как

Таким образом, импеданс или сопротивление пропорциональны скорости изменения тока для катушки индуктивности.

Цепь переменного тока с конденсатором

При постоянном питании пластины конденсатора заряжаются до приложенного напряжения, временно сохраняют этот заряд, а затем начинают разряжаться. Как только конденсатор полностью заряжен, он блокирует поток тока, поскольку пластины насыщаются.

Когда на конденсатор подается напряжение питания переменного тока, скорость зарядки и разрядки зависит от частоты питания. Напряжение на конденсаторе отстает от тока, протекающего через него, на 90 градусов.

Ток через конденсатор определяется как

e = Ldi/dt

Емкостное сопротивление определяется как:

e = Ld/idt

Таким образом, импеданс или реактивное сопротивление по отношению к источнику переменного тока обратно пропорциональны частоте источника питания. .

Что такое короткое замыкание и обрыв цепи?

Короткое замыкание

Соединение с низким или пренебрежимо малым сопротивлением между двумя проводниками в электрической цепи называется коротким замыканием.