Obwód elektryczny i jego elementy

W obwodzie elektrycznym musi istnieć źródło ruchu cząstek naładowanych elektrycznie, które nazywa się prądem elektrycznym. Innymi słowy, prąd elektryczny musi mieć swój własny patogen. Taki wzbudnik prądu, zwany źródłem (generatorem), jest integralną częścią obwodu elektrycznego.

Prąd elektryczny może wywoływać różne skutki w przyrodzie — na przykład powoduje świecenie żarówek, napędza urządzenia grzewcze i silniki elektryczne. Wszystkie te urządzenia i urządzenia nazywane są odbiornikami prądu elektrycznego. Ponieważ przepływa przez nie prąd, czyli są one zawarte w obwodzie elektrycznym, odbiorniki są również elementami tego obwodu.

Przepływ prądu wymaga połączenia źródła z ujściem, co jest realizowane za pomocą przewodów elektrycznych, które są trzecim ważnym elementem obwodu elektrycznego.

Obwód elektryczny — zespół urządzeń przeznaczonych do przepuszczania prądu elektrycznego. Obwód tworzą źródła energii (generatory), odbiorniki energii (obciążenia), systemy przesyłu energii (przewody).

Obwód elektryczny to zestaw urządzeń i obiektów, które tworzą ścieżkę dla Elektryczność, procesy elektromagnetyczne, które można opisać za pomocą pojęcia siły elektromotorycznej, prądu i napięcia.

Najprostsza instalacja elektryczna składa się ze źródła (ogniwo galwaniczne, akumulator, generator itp.), odbiorników lub odbiorniki energii elektrycznej (żarówki, grzejniki elektryczne, silniki elektryczne itp.) oraz przewody łączące zaciski źródła napięcia z zaciskami konsumenta. Te. obwód elektryczny — zespół połączonych ze sobą źródeł energii elektrycznej, odbiorników i łączących je przewodów (linia przesyłowa).

Figa. 1. Schemat elektryczny

Obwód elektryczny dzieli się na część wewnętrzną i zewnętrzną. Samo źródło energii elektrycznej należy do wewnętrznej części obwodu elektrycznego. Zewnętrzna część obwodu obejmuje przewody łączące, odbiorniki, przełączniki nożowe, przełączniki, liczniki elektryczne, czyli wszystko, co jest podłączone do zacisków źródła energii elektrycznej.

Prąd elektryczny może płynąć tylko w zamkniętym obwodzie elektrycznym. Przerwanie obwodu w dowolnym punkcie powoduje zatrzymanie prądu elektrycznego.

Pod Obwody elektryczne z prądem stałym w elektrotechnice oznaczają obwody, w których prąd nie zmienia swojego kierunku, czyli biegunowości źródeł pola elektromagnetycznego, w których jest stały.

Pod pojęciem Obwody elektryczne prądu przemiennego rozumie się obwody, w których płynie prąd zmieniający się w czasie (por. prąd przemienny). 

Źródłami zasilania obwodu są ogniwa galwaniczne, akumulatory elektryczne, generatory elektromechaniczne, generatory termoelektryczne, fotokomórki itp. W nowoczesnej technice generatory elektryczne są wykorzystywane głównie jako źródła energii. Wszystkie zasilacze mają opór wewnętrzny którego wartość jest niewielka w porównaniu z rezystancją innych elementów obwodu elektrycznego.

Odbiorniki prądu stałego to silniki elektryczne, które przekształcają energię elektryczną w energię mechaniczną, urządzenia grzewcze i oświetleniowe, instalacje do elektrolizy itp.

Jako wyposażenie pomocnicze obwód elektryczny obejmuje urządzenia do włączania i wyłączania (na przykład przełączniki), przyrządy do pomiaru wielkości elektrycznych (na przykład amperomierze i woltomierze), urządzenia zabezpieczające (na przykład bezpieczniki).

Wszystkie odbiorniki elektryczne charakteryzują się parametrami elektrycznymi, z których głównymi są napięcie i moc. Do normalnej pracy odbiornika elektrycznego konieczna jest konserwacja Napięcie znamionowe. 

Elementy obwodu elektrycznego dzielą się na aktywne i pasywne. TAK Aktywne elementy obwodu elektrycznego obejmują te, w których indukowane jest PEM (źródła PEM, silniki elektryczne, akumulatory podczas ładowania itp.). Elementami pasywnymi TAK są odbiorniki elektryczne i przewody przyłączeniowe.

Obwody są używane do konwencjonalnego przedstawiania obwodów elektrycznych. Na tych schematach źródła, odbiorniki, przewody oraz wszystkie inne urządzenia i elementy obwodu elektrycznego są oznaczone za pomocą konwencjonalnych symboli (oznaczenia graficzne) wykonanych w określony sposób.

Według GOST 18311-80:

Obwód zasilający – obwód elektryczny zawierający elementy, których celem funkcjonalnym jest wytwarzanie lub przesyłanie zasadniczej części energii elektrycznej, jej dystrybucja, przetwarzanie na inny rodzaj energii lub na energię elektryczną o innych parametrach.

Obwód pomocniczy wyrobu (urządzenia) — obwód elektryczny o różnym przeznaczeniu użytkowym, niebędący obwodem elektroenergetycznym wyrobu (urządzenia) elektrycznego.

Elektryczny obwód sterujący — obwód pomocniczy produktu (urządzenia) elektrycznego, którego celem funkcjonalnym jest uruchomienie sprzętu elektrycznego i (lub) poszczególnych produktów lub urządzeń elektrycznych lub zmiana wartości ich parametrów.

Elektryczny obwód sygnalizacyjny — obwód pomocniczy wyrobu (urządzenia) elektrycznego, którego celem funkcjonalnym jest uruchamianie urządzeń sygnalizacyjnych.

Elektryczny obwód pomiarowy — obwód pomocniczy produktu (urządzenia) elektrycznego, którego celem funkcjonalnym jest pomiar i (lub) rejestracja wartości parametrów i (lub) otrzymywanie informacji o pomiarach produktu (urządzenia) elektrycznego lub elektrycznego sprzęt.

Zgodnie z charakterystyką topologiczną obwody elektryczne dzielą się na:

• dla prostych (jednoobwodowych), dwuwęzłowych i złożonych (wielołańcuchowych, wielowęzłowych, płaskich (płaskich) i wolumetrycznych);

• dwubiegunowe, z dwoma wyjściami zewnętrznymi (dwubiegunowe i wielobiegunowe, zawierające więcej niż dwa wyjścia zewnętrzne (czterobiegunowe, wielobiegunowe).

Źródła i odbiorniki (odbiorcy) energii z punktu widzenia teorii obwodów są dwubiegunowe, gdyż do ich działania niezbędne i wystarczające są dwa bieguny, przez które przekazują lub odbierają energię. Jedna lub druga sieć z dwoma terminalami nazywana jest aktywną, jeśli zawiera źródło, lub pasywną — jeśli nie zawiera źródła (odpowiednio lewa i prawa część obwodu).

Urządzenia przesyłające energię ze źródeł do odbiorników są czterobiegunowe, ponieważ muszą mieć co najmniej cztery zaciski, aby przekazać moc z generatora do obciążenia. Najprostszym urządzeniem do przesyłania energii są przewody.

Aktywne i pasywne sieci dwuzaciskowe w obwodzie elektrycznym

Uogólniony równoważny schemat obwodu

Elementy obwodu elektrycznego, które mają rezystancję elektryczną i nazywane są rezystorami, charakteryzują się tak zwaną charakterystyką prądowo-napięciową — zależnością napięcia na zaciskach elementu od prądu w nim lub zależnością prądu w elemencie od napięcia na jego zaciskach.

Jeżeli rezystancja elementu jest stała przy dowolnej wartości płynącego w nim prądu i dowolnej wartości przyłożonego do niego napięcia, to charakterystyka prądowo-napięciowa jest linią prostą i taki element nazywamy elementem liniowym.

Ogólnie rzecz biorąc, rezystancja zależy zarówno od prądu, jak i napięcia… Jednym z powodów jest zmiana rezystancji drutu, gdy przepływa przez niego prąd w wyniku jego nagrzewania. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta rezystancja przewodnika. Ale ponieważ w wielu przypadkach ta zależność jest nieznaczna, element uważa się za liniowy.

Obwód elektryczny, którego rezystancja elektryczna sekcji nie zależy od wartości i aktualne kierunki a napięcia w obwodzie nazywa się liniowy obwód elektryczny... Taki obwód składa się tylko z elementów liniowych, a jego stan jest opisany liniowymi równaniami algebraicznymi.

Jeżeli rezystancja elementu obwodu zależy w znacznym stopniu od prądu lub napięcia, to charakterystyka prądowo-napięciowa jest nieliniowa i taki element nazywamy elementem nieliniowym.

Nazywa się obwód elektryczny, którego rezystancja elektryczna co najmniej jednego z odcinków zależy od wartości lub kierunków prądów i napięć w tym odcinku obwodu nieliniowy obwód elektryczny… Taki obwód zawiera przynajmniej jeden element nieliniowy.

Opisując właściwości obwodów elektrycznych ustala się związek pomiędzy wartościami siły elektromotorycznej (SEM), napięć i prądów w obwodzie z wartościami rezystancji, indukcyjności, pojemności oraz sposobem budowy obwodu.

Podczas analizy obwodów elektrycznych wykorzystuje się następujące parametry topologiczne obwodów:

• gałąź - odcinek obwodu elektrycznego, przez który przepływa ten sam prąd elektryczny;
• węzeł - połączenie gałęzi obwodu elektrycznego. Zwykle miejsce, w którym połączone są dwie gałęzie, nie jest nazywane węzłem, ale łączem (lub węzłem przełączalnym), a węzeł łączy co najmniej trzy gałęzie;
• obwód — szereg rozgałęzień obwodu elektrycznego tworzących zamkniętą ścieżkę, w której jeden z węzłów jest jednocześnie początkiem i końcem ścieżki, a pozostałe spotykają się tylko raz.

Stara taśma edukacyjna. Jedna z 7 części starej taśmy edukacyjnej "Elektrotechnika z podstawami elektroniki", wydanej w 1973 roku.z fabryki przyborów szkolnych:

Obwody elektryczne i magnetyczne ze stałym prądem elektrycznym