Електрическа верига и нейните елементи

В електрическата верига трябва да има източник на движение на електрически заредени частици, който се нарича електрически ток. С други думи, електрическият ток трябва да има свой собствен патоген. Такъв възбудител на ток, наречен източник (генератор), е неразделна част от електрическа верига.

Електрическият ток може да причини различни ефекти в природата — например, кара крушките с нажежаема жичка да светят, задвижват отоплителните устройства и електрическите двигатели. Всички тези устройства и устройства се наричат ​​приемници на електрически ток. Тъй като през тях протича ток, тоест те са включени в електрическа верига, приемниците също са елементи на веригата.

Потокът на ток изисква да има връзка между източника и приемника, която се осъществява с помощта на електрически проводници, които са третият важен компонент на електрическата верига.

Електрическа верига — комплект устройства, предназначени за преминаване на електрически ток. Веригата се формира от енергийни източници (генератори), консуматори на енергия (товари), системи за пренос на енергия (проводници).

Електрическата верига е съвкупност от устройства и обекти, които образуват път за електрически ток, електромагнитни процеси, при които могат да бъдат описани с помощта на концепцията за електромоторна сила, ток и напрежение.

Най -простата електрическа инсталация се състои от източник (галванична клетка, батерия, генератор и т.н.), потребители или приемници на електрическа енергия (лампи с нажежаема жичка, електрически нагреватели, електродвигатели и др.) и свързващи проводници, свързващи клемите на източника на напрежение с клемите на потребителя. Тези. електрическа верига — набор от взаимосвързани източници на електрическа енергия, приемници и проводници, които ги свързват (преносна линия).

Фиг. 1. Електрическа схема

Електрическата верига е разделена на вътрешни и външни части. Самият източник на електрическа енергия принадлежи към вътрешната част на електрическата верига. Външната част на веригата включва свързващи проводници, потребители, ножови превключватели, превключватели, електрически измервателни уреди, тоест всичко, което е свързано към клемите на източника на електрическа енергия.

Електрическият ток може да тече само в затворена електрическа верига. Прекъсването на веригата във всяка точка причинява спиране на електрическия ток.

Под Електрически вериги с постоянен ток в електротехниката те означават вериги, в които токът не променя посоката си, тоест полярността на източниците на ЕМП, в която е постоянна.

Под Електрически вериги за променлив ток средни вериги, в които протича ток, който се променя във времето (вж. променлив ток). 

Източниците на захранване за веригата са галванични клетки, електрически акумулатори, електромеханични генератори, термоелектрически генератори, фотоелементи и др. В съвременните технологии електрическите генератори се използват главно като източници на енергия. Всички захранвания имат вътрешно съпротивление чиято стойност е малка в сравнение със съпротивлението на други елементи на електрическата верига.

Приемниците с постоянен ток са електрически двигатели, които преобразуват електрическата енергия в механична енергия, отоплителни и осветителни устройства, електролизни инсталации и др.

Като помощно оборудване електрическата верига включва устройства за включване и изключване (например ключове), инструменти за измерване на електрически величини (например амперметри и волтметри), защитни устройства (например предпазители).

Всички електрически приемници се характеризират с електрически параметри, сред които основните са напрежение и мощност. За нормална работа на електрическия приемник е необходимо да се поддържа Номинално напрежение. 

Елементите на електрическата верига са разделени на активни и пасивни. ДА СЕ активни елементи на електрическата верига включват тези, при които се предизвиква ЕМП (източници на ЕМП, електрически двигатели, батерии по време на зареждане и др.). ДА СЕ пасивни елементи включват електрически приемници и свързващи проводници.

Електрическите вериги се използват за конвенционално представяне на електрически вериги. На тези схеми източниците, приемниците, проводниците и всички други устройства и елементи на електрическата верига са посочени с помощта на конвенционални символи (графични обозначения), направени по определен начин.

Според ГОСТ 18311-80:

Захранваща електрическа верига — електрическа верига, съдържаща елементи, чиято функционална цел е производството или предаването на основната част от електрическата енергия, нейното разпределение, трансформиране в друг вид енергия или в електрическа енергия с други стойности на параметрите.

Спомагателна верига на електрически продукт (устройство) — електрическа верига за различни функционални цели, която не е силова електрическа верига на електрически продукт (устройство).

Електрическа верига за управление — спомагателна верига на електрически продукт (устройство), чиято функционална цел е да активира електрическо оборудване и (или) отделни електрически продукти или устройства или да промени стойностите на техните параметри.

Електрическа сигнална верига — спомагателна верига на електрически продукт (устройство), чиято функционална цел е да активира сигнални устройства.

Електрическа верига за измерване — спомагателна верига на електрически продукт (устройство), чиято функционална цел е да измерва и (или) регистрира стойностите на параметрите и (или) да получава информация за измерванията на електрически продукт (устройство) или електрическо оборудване.

По топологични характеристики електрическите вериги се подразделят:

• за прости (едноконтурни), дву-възлови и сложни (много-верижни, много-възлови, плоски (плоски) и обемни);

• двуполюсен, с два външни изхода (двуполюсен и многополюсен, съдържащ повече от два външни изхода (четириполюсен, многополюсен).

Източници и приемници (консуматори) на енергия от гледна точка на теорията на схемите са двуполюсни, тъй като за тяхната работа са необходими и достатъчни два полюса, чрез които те предават или получават енергия. Една или друга двутерминална мрежа се нарича активна, ако съдържа източник, или пасивна — ако не съдържа източник (съответно лявата и дясната част на веригата).

Устройствата, които предават енергия от източници към приемници, са четириполюсни, тъй като те трябва да имат поне четири скоби за прехвърляне на енергия от генератора към товара. Най -простото устройство за предаване на енергия са проводниците.

Активни и пасивни двутерминални мрежи в електрическата верига

Обобщена еквивалентна електрическа схема

Елементите на електрическа верига, които имат електрическо съпротивление и се наричат ​​резистори, се характеризират с т.нар характеристика ток-напрежение — зависимостта на напрежението в клемите на елемента от тока в него или зависимостта на тока в елемента от напрежението в неговите клеми.

Ако съпротивлението на даден елемент е постоянно при която и да е стойност на тока в него и всяка стойност на напрежението, приложено към него, то характеристиката токово напрежение е права линия и такъв елемент се нарича линеен елемент. 

Общо взето съпротивлението зависи както от тока, така и от напрежението… Една от причините за това е промяната в съпротивлението на проводника, когато токът преминава през него поради нагряването му. С повишаване на температурата съпротивлението на проводника се увеличава. Но тъй като в много случаи тази зависимост е незначителна, елементът се счита за линеен.

Електрическа верига, чието електрическо съпротивление на секциите не зависи от стойностите и посоки на течения и напрежения във веригата се нарича линейна електрическа верига… Такава верига се състои само от линейни елементи и нейното състояние се описва с линейни алгебрични уравнения.

Ако съпротивлението на елемент от веригата зависи значително от тока или напрежението, тогава характеристиката ток-напрежение е нелинейна и такъв елемент се нарича нелинеен елемент. 

Електрическа верига, чието електрическо съпротивление на поне една от секциите зависи от стойностите или от посоките на токове и напрежения в този участък от веригата, се нарича нелинейна електрическа верига… Такава верига съдържа поне един нелинеен елемент.

При описване на свойствата на електрическите вериги се установява връзка между стойностите на електродвижещата сила (ЕДС), напреженията и токовете във веригата със стойностите на съпротивления, индуктивности, капацитети и метода за изграждане на верига.

При анализ на електрическите вериги се използват следните топологични параметри на схемите:

• клон- участък от електрическа верига, по който протича същия електрически ток;
• възел- съединението на клоните на електрическата верига. Обикновено мястото, където са свързани два клона, не се нарича възел, а връзка (или сменяем възел) и възел свързва поне три клона;
• верига — поредица от клонове на електрическа верига, образуващи затворен път, в който един от възлите е едновременно началото и края на пътя, а останалите се срещат само веднъж.

Стара образователна лента. Една от 7 -те части на старата образователна лента „Електротехника с основите на електрониката“, издадена през 1973 г. от фабриката за учебни пособия:

Електрически и магнитни вериги с постоянен електрически ток