определение, элементы, схемы. Топология и методы расчета
Эта статья для тех, кто только начинает изучать теорию электрических цепей. Как всегда не будем лезть в дебри формул, но попытаемся объяснить основные понятия и суть вещей, важные для понимания. Итак, добро пожаловать в мир электрических цепей!
Хотите больше полезной информации и свежих новостей каждый день? Присоединяйтесь к нам в телеграм.
Электрические цепи
Электрическая цепь – это совокупность устройств, по которым течет электрический ток.
Рассмотрим самую простую электрическую цепь. Из чего она состоит? В ней есть генератор – источник тока, приемник (например, лампочка или электродвигатель), а также система передачи (провода). Чтобы цепь стала именно цепью, а не набором проводов и батареек, ее элементы должны быть соединены между собой проводниками. Ток может течь только по замкнутой цепи. Дадим еще одно определение:
Электрическая цепь – это соединенные между собой источник тока, линии передачи и приемник.
Конечно, источник, приемник и провода – самый простой вариант для элементарной электрической цепи. В реальности в разные цепи входит еще множество элементов и вспомогательного оборудования: резисторы, конденсаторы, рубильники, амперметры, вольтметры, выключатели, контактные соединения, трансформаторы и прочее.
Кстати, о том, что такое трансформатор, читайте в отдельном материале нашего блога.
По какому фундаментальному признаку можно разделить все цепи электрического тока? По тому же, что и ток! Есть цепи постоянного тока, а есть – переменного. В цепи постоянного тока он не меняет своего направления, полярность источника постоянна. Переменный же ток периодически изменяется во времени как по направлению, так и по величине.
Сейчас переменный ток используется повсеместно. О том, что для этого сделал Никола Тесла, читайте в нашей статье.
Элементы электрических цепей
Все элементы электрических цепей можно разделить на активные и пассивные.
Активные элементы цепи – это те элементы, которые индуцируют ЭДС. К ним относятся источники тока, аккумуляторы, электродвигатели. Пассивные элементы – соединительные провода и электроприемники.
Приемники и источники тока, с точки зрения топологии цепей, являются двухполюсными элементами (двухполюсниками). Для их работы необходимо два полюса, через которые они передают или принимают электрическую энергию. Устройства, по которым ток идет от источника к приемнику, являются четырехполюсниками. Чтобы передать энергию от одного двухполюсника к другому им необходимо минимум 4 контакта, соответственно для приема и передачи.
Резисторы – элементы электрической цепи, которые обладают сопротивлением. Вообще, все элементы реальных цепей, вплоть до самого маленького соединительного провода, имеют сопротивление. Однако в большинстве случаев этим можно пренебречь и при расчете считать элементы электрической цепи идеальными.
Существуют условные обозначения для изображения элементов цепи на схемах.
Кстати, подробнее про силу тока, напряжение, сопротивление и закон Ома для элементов электрической цепи читайте в отдельной статье.
Вольт-амперная характеристика – фундаментальная характеристика элементов цепи. Это зависимость напряжения на зажимах элемента от тока, который проходит через него. Если вольт-амперная характеристика представляет собой прямую линию, то говорят, что элемент линейный. Цепь, состоящая из линейных элементов – линейная электрическая цепь. Нелинейная электрическая цепь – такая цепь, сопротивление участков которой зависит от значений и направления токов.
Какие есть способы соединения элементов электрической цепи? Какой бы сложной ни была схема, элементы в ней соединены либо последовательно, либо параллельно.
При решении задач и анализе схем используют следующие понятия:
- Ветвь – такой участок цепи, вдоль которого течет один и тот же ток;
- Узел – соединение ветвей цепи;
- Контур – последовательность ветвей, которая образует замкнутый путь.
При этом один из узлов является как началом, так и концом пути, а другие узлы встречаются в контуре только один раз.
При этом один из узлов является как началом, так и концом пути, а другие узлы встречаются в контуре только один раз.Чтобы понять, что есть что, взглянем на рисунок:
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Классификация электрических цепей
По назначению электрические цепи бывают:
- Силовые электрические цепи;
- Электрические цепи управления;
- Электрические цепи измерения;
Силовые цепи предназначены для передачи и распределения электрической энергии. Именно силовые цепи ведут ток к потребителю.
Также цепи разделяют по силе тока в них. Например, если ток в цепи превышает 5 ампер, то цепь силовая. Когда вы щелкаете чайник, включенный в розетку, Вы замыкаете силовую электрическую цепь.
Электрические цепи управления не являются силовыми и предназначены для приведения в действие или изменения параметров работы электрических устройств и оборудования.
Пример цепи управления – аппаратура контроля, управления и сигнализации.
Электрические цепи измерения предназначены для фиксации изменений параметров работы электрического оборудования.
Расчет электрических цепей
Рассчитать цепь – значит найти все токи в ней. Существуют разные методы расчета электрических цепей: законы Кирхгофа, метод контурных токов, метод узловых потенциалов и другие. Рассмотрим применение метода контурных токов на примере конкретной цепи.
Сначала выделим контуры и обозначим ток в них. Направление тока можно выбирать произвольно. В нашем случае – по часовой стрелке. Затем для каждого контура составим уравнения по 2 закону Кирхгофа. Уравнения составляются так: Ток контура умножается на сопротивление контура, к полученному выражению добавляются произведения тока других контуров и общих сопротивлений этих контуров. Для нашей схемы:
Полученная система решается с подставкой исходных данных задачи. Токи в ветвях исходной цепи находим как алгебраическую сумму контурных токов
Какую бы цепь Вам ни понадобилось рассчитать, наши специалисты всегда помогут справится с заданиями.
Мы найдем все токи по правилу Кирхгофа и решим любой пример на переходные процессы в электрических цепях. Получайте удовольствие от учебы вместе с нами!
Схемы электрических цепей и ЭДС
Схемы электрической цепи, понятие параметров и элементов электрических цепей:
Для начала вспомним определения:
Параметрами электрической цепи называется величина, связывающая ток и напряжение на конкретном участке цепи (r – сопротивлением, рис. 1 а; L – индуктивностью, рис. 1 б; C – ёмкостью, рис. 1 в. ).
Элементами электрической цепи называют отдельные устройства входящие в электрическую цепь и выполняющие в ней определённую функцию. Пример отдельных элементов и простой схемы электрической цепи:
Рис.1
Схемы электрических цепей:
При конструировании, монтаже и работе электрических установок (электрооборудования) нельзя обойтись без электрических схем.
Электрические схемы по своему назначению различаются на несколько типов: структурные, функциональные, принципиальные, монтажные, однолинейные, и др.
Принципиальная схема даёт полное представление о работе электроустановки, полный состав элементов и связи между ними.
Схема электрической цепи – это графическое представление изображения электрической цепи, которая содержит условные обозначения элементов и соединение этих элементов. Условные обозначение в электрических схемах установлены стандартами системы ЕСКД. Различают последовательное и параллельное соединение элементов в схемах и электрических цепях. Сложные электрические схемы образуются в результате включения групп элементов соединенных между собой последовательно или параллельно (см. на рис. 2).
Рис.2
Электродвижущая сила (ЭДС):
Физические процессы получения электрической энергии различаются в зависимости от вида преобразуемой энергии, где главное различие состоит в природе сил, которые разделяют положительный и отрицательный заряды в веществе.
На электрически заряженные частицы кроме сил электрического поля при определенных условиях действуют сторонние силы, обусловленные неэлектромагнитными процессами (тепловые процессы, химические реакции и т.д.)
В результате действия сторонних сил в источнике электрической энергии происходит разделение электрических зарядов и образуется электродвижущая сила (ЭДС).
Величина, характеризующая способность стороннего поля и индуцированного электрического поля вызывает электрический ток, называется электродвижущей силой.
Для примера рассмотрим преобразование тепловой энергии в электрическую:
В замкнутой цепи из двух разных металлов при одинаковой температуре (контактов 1 и 2) электрический ток не возникает, так как контактные разности потенциалов в обоих контактах одинаковы, но направлены в противоположные стороны по цепи (см. рис. 3):
Рис.3
Как читать и рисовать принципиальную схему
1.
ВведениеЕсли вы создаете схему электрических и электронных цепей, то схема имеет приоритет. Но в вашем уме много вопросов, таких как:
- Что такое схема?
- Как сделать схему цепи?
- Как читать принципиальную схему?
Не беспокойтесь, потому что вы находитесь в нужном месте, здесь вы получите всю информацию о принципиальной схеме, то есть о том, как ее получить, как ее нарисовать и как ее прочитать.
2. Что такое принципиальная схема?
Принципиальная схема представляет собой графическое обозначение электрической цепи. Мы также можем называть принципиальную схему электрической схемой и электрической схемой, поэтому не путайте их оба. Но вопрос, который до сих пор сбивает с толку, – как нарисовать принципиальную схему ? Это очень просто, просто поместите нужный электрический символ вместо электрических компонентов.
Так как мы знаем, что мы не можем нарисовать настоящий компонент, это очень сложный и трудоемкий процесс, поэтому, чтобы решить эту проблему, мы используем желаемый электронный символ вместо компонентов, и это облегчает рисование.
Мы используем принципиальные схемы, чтобы легко создавать схемы. С помощью этой принципиальной схемы вы также можете спланировать свою схему, понять, как она работает, что заменить и многое другое.
Пример схемы:
У нас есть простая принципиальная схема с батареей, сопротивлением и светодиодом. Итак, вы видите, как просто нарисовать принципиальную схему.
Источник:EdrawMax Online
3. Как читать принципиальную схему?
Когда мы начинаем делать электрическую проводку с помощью принципиальной схемы, нам приходит в голову вопрос: как читать принципиальную схему?
Не волнуйтесь, понять принципиальную схему очень просто, просто вы узнали об электрическом символе.
Что такое электрические символы?
Электрические символы представляют собой графическое представление различных электрических компонентов и электрических устройств.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше об электрических символах
Посмотрите на эту простую схему
Источник: EdrawMax Online
Давайте прочитаем верхнюю диаграмму, здесь вы видите символ батареи, который является источником питания схемы.
На положительный конец батареи подключаем выключатель для включения и выключения питания в цепи. Диод подключен к одной стороне переключателя для защиты источника питания.
Конденсатор добавлен к отрицательной стороне диода и к земле цепи. Здесь мы подключаем сопротивление для защиты светодиода от перегрузки по току в цепи.
Как видите, читать принципиальную схему очень просто. Если вы хотите получить больше информации об этом, то посмотрите видео, представленное ниже:
Вот видео, чтобы узнать больше. Если видео не воспроизводится, нажмите здесь, чтобы посмотреть видео
4. Как создать принципиальную схему?
Рисование электрической схемы — очень простой процесс. Просто вам нужно просто заменить электрический компонент на желаемый символ. Вы можете нарисовать принципиальную схему онлайн на EdrawMax Online. Только вам нужно выполнить шаги, указанные ниже:
Шаг 1.
Открыть EdrawMax Online
Сначала вам нужно открыть EdrawMax Online.
Вы можете просто перейти туда, просто нажав на ссылку, указанную ниже: https://www.edrawmax.com/online/en
Шаг 2.
Создать учетную запись Wondershare EdrawMax
Во-первых, вы должны Войти там. Если у вас нет предыдущей учетной записи, вы можете создать учетную запись, просто нажав «Зарегистрироваться» и заполнив свои данные там, где ваша учетная запись создана.
Шаг 3.
Создание чертежа электротехники
Чтобы создать новый чертеж электротехники в EdrawMax, перейдите к шагу 9.0005 Файл -> Создать -> Электротехника -> Создать новый
Шаг 4.
Откройте библиотеку, чтобы получить электрические символы
Сначала нарисуйте принципиальную схему, вам понадобятся электрические символы, для чего вам нужно нажать на библиотеку, как показано на данном изображении, там вы получите все типы тем фигур, символов, диаграмм и т.
д. В библиотеке есть список появляется там со многими названиями. Для электрических символов вы должны найти Electric и это показано на следующем рисунке. После нажатия на «Электричество» там появляется другой список заголовков. В этом списке перечислены различные темы, такие как источник питания, полупроводники и т. Д. Это различные темы, которые содержат нужные символы, поэтому щелкните здесь, чтобы получить их символы.
Вы также можете стилизовать свой рисунок, используя инструменты рисования, указанные на панели инструментов вверху. Существуют различные функции, такие как заливка линий, текст, стиль линий и стили стрелок, которые вы можете использовать.
Шаг 5.
Теперь у вас есть символы
После нажатия на темы вы получите все желаемые символы. Там вы получите все типы электронных символов, например, в полупроводниках у вас есть транзисторы, светодиоды, диоды и т. Д. В Сопротивлении у вас есть символ переменного сопротивления, потенциометра, предустановки и т.
д.
Шаг 6.
Теперь перетащите нужный символ
Теперь для создания принципиальной схемы перетащите нужный символ на экран один за другим. Сначала перетащите все нужные символы на экран и разместите их в соответствии с вашим планом.
Вы можете сохранить свой рисунок в формате PDF, формате файла Word, формате файла PowerPoint или в виде листа Excel.
Шаг 7.
Выполнение соединений
Теперь, после перетаскивания символов в нужные места, пришло время дать связи в ваших символах. В целях соединения вы можете использовать соединение, чтобы установить соединение между двумя желаемыми символами. Просто вам нужно нажать на инструмент соединителя и использовать его. Здесь вы можете найти инструмент соединителя, как показано на изображении.
Шаг 8.
Ваша схема готова
После того, как вы соедините все символы с символами, ваша схема готова.
Теперь пришло время перепроверить соединения и символы. Перепроверка принципиальных схем очень полезна, потому что благодаря этому вы можете найти любую ошибку в вашей принципиальной схеме.
Теперь, после повторной проверки схемы, ваша схема готова к сохранению.
Итак, это шаги, которые вы должны выполнить при создании принципиальной схемы в EdrawMax Online. Это очень простой процесс, вам просто нужно следовать инструкциям и делать то же самое, что указано выше. Просто следуйте инструкциям и легко получите желаемую схему.
Существует много других онлайн-программ для проектирования схем, но EdrawMax предоставляет вам все типы электрических и электронных символов, которые вам нужны для создания вашей принципиальной схемы.
EdrawMax — это самый простой инструмент для построения диаграмм, который подходит для всех ваших целей. Попробуйте бесплатно прямо сейчас!
Пытаться Это онлайн Скачать это бесплатно >>
5.
Распространенные ошибки, которые делают люди при построении принципиальной схемыЕсть несколько распространенных ошибок, которые делают люди при создании принципиальной схемы, приведенной ниже:
Создание грязных цепей:
Когда некоторые люди рисуют схемы, они помещают символы в любом месте и соединяют их вместе, что делает схемы очень сложными и запутанными. Этот тип схемы очень трудно читается.
Неправильное подключение:
Выполнение неправильных и неправильных соединений на принципиальной схеме является распространенной ошибкой, которую совершают многие люди. Они рисуют схемы без планирования и делают ошибки.
Размещение неправильных символов:
Эта ошибка размещения неправильных символов происходит, когда люди не имеют надлежащих знаний об электронных символах. Электронные символы очень важны в принципиальной схеме.
Это распространенные ошибки, которые люди допускают при создании принципиальной схемы.
Некоторые общие предложения, которые упрощают принципиальную схему
Использование подсказок при создании принципиальной схемы очень помогает. За счет этого можно создать идеальную принципиальную схему.
Ниже перечислены некоторые советы, которые помогут вам создать идеальную принципиальную схему:
Правильное планирование:
Правильное планирование очень полезно при создании цепей. Благодаря этому любой может легко создать схему любого типа. Это также помогает лучшему пониманию принципиальных схем.
Поместите символ в желаемое место:
Если вы поместите электронные символы в любом месте, а затем соедините их, это сделает схему очень грязной и запутанной. Но если вы поместите символ компонента в желаемое место в соответствии с вашим планом, а затем соедините их, то ваша схема будет выглядеть сохраненной.
Выделите положительное и отрицательное соединение:
Если вы создаете схему и используете только один цвет для создания желаемых соединений, это сбивает с толку некоторых людей.
Теперь вы можете использовать красный цвет для положительного соединения и черный цвет для отрицательного соединения. Это также делает вашу схему привлекательной.
6. Часто задаваемые вопросы о принципиальной схеме
Есть FAQ (часто задаваемые вопросы), которые часто задают новички.
Как сделать схему легко?
Создание схемы – очень простой процесс. Только вам нужно узнать об электронных символах, потому что они играют важную роль в создании схем. Просто замените электронные компоненты нужным символом и подключите их. Если вы хотите спроектировать свою схему онлайн, вы можете использовать EdrawMax Online, чтобы легко создать онлайн-схему.
Почему мы используем электронные символы в принципиальных схемах?
Электронные символы — это графическое представление электронных компонентов. При создании принципиальной схемы мы используем электронные символы вместо желаемых электронных компонентов. Мы не можем нарисовать физическую схему, поэтому вместо нее можно использовать электронные символы для построения диаграмм.
За счет них также уменьшается размер принципиальной схемы.
Зачем нужны схемы?
Принципиальная схема представляет собой графическое представление физической цепи. Здесь на принципиальной схеме мы заменяем физические компоненты их желаемым электронным символом. Принципиальные схемы используются для проектирования схем, построения и обслуживания электронных устройств. Нам тоже нужна цепь.
7. Ключевые выводы
Принципиальная схема представляет собой графическое представление электронных цепей. Поскольку мы даем вам всю информацию о принципиальных схемах, как сделать электрическую схему , как читать электрическую схему и т.д.
Для создания схемы вы можете использовать EdrawMax Online для создания схем онлайн. Там вы можете легко нарисовать принципиальную схему; там вы можете найти любой тип электронных символов. Вы также можете добавить нужный символ в библиотеку. Найдите все электрические схемы в галерее шаблонов.
Схемы для любителей.
Сборник схем для сборкиКак научиться лучше разбираться в электронике? Построив множество цепей.
На этой странице вы найдете принципиальные схемы для множества забавных и интересных электронных схем:
Транзисторные схемы. 555 схем таймера. Светодиодные цепи. Схемы усилителя. И многое другое.
Все схемы поставляются со списком компонентов и схемой подключения, схемой или инструкцией по сборке. Таким образом, вы можете просто начать строить прямо сейчас.
Если у вас есть какие-либо вопросы о схемах, просто задайте их в разделе комментариев интересующей вас схемы.
Рекомендуемые ресурсы:
Дополнительные схемы:
By Øyvind Nydal Dahl 1 Комментарий
Проект Хэллоуина в этом году представляет собой бесполезную машину, построенную из 555 таймеров. Это гроб с выключателем. Когда вы его выключите, из гроба вырвется темная сила и снова включит его. Управление сервоприводом с помощью таймеров 555 Идея этого проекта возникла после того, как мы опубликовали простую схему ШИМ 555 […]
Filed Under: Circuits & Projects
By Øyvind Nydal Dahl 22 комментария
В этом проекте вы создадите схему сенсорного датчика. Это крутая и простая схема, позволяющая управлять светодиодом одним касанием пальца. И вам нужно всего три компонента, круто, правда? Вы можете построить эту схему, если вы новичок. Схема датчика касания Вы только […]
Рубрики: Схемы и проекты
По приглашенному автору Оставить комментарий
Если вы увлекаетесь бейсболом и хотели бы сыграть в сложную бейсбольную игру, основанную на реальном действии, обычно для демонстрации ваших навыков подачи, то вы можете сконструировать эту игру. Он разработан на основе четырех легкодоступных и недорогих цифровых ИС серии 4000 CMOS, а также некоторых пассивных компонентов.
Рубрики: Схемы и проекты
Автор: Lejla Pulic Оставить комментарий
В этом руководстве я покажу вам, как сделать дозатор сахара своими руками из картонных деталей. Делая детали из картона, можно быстро и легко собрать и поэкспериментировать с различными способами дозирования сахара в машине.
Рубрики: Схемы и проекты
Автор: Джонатан Ортега Лобо 1 комментарий
В этом руководстве я покажу вам, как собрать двойной источник питания +5 В -5 В от стандартной розетки USB, используя всего четыре компонента. Это простая схема, для которой требуется всего четыре разных компонента. И вы можете легко построить его дома на макетной плате.
Рубрики: Схемы и проекты
По Джонатан Ортега Лобо 2 Комментарии
В этом уроке вы научитесь пользоваться ультразвуковым датчиком. В частности, вы узнаете, как использовать модуль HC-SR04 с Arduino для измерения глубины резервуара для воды. Ультразвуковой датчик — это одна из тех вещей, в которые некоторым людям не нравится вникать только потому, что это звучит сложно в использовании и понимании. […]
Рубрики: Схемы и проекты
By Øyvind Nydal Dahl 1 Комментарий
Хотите построить что-то самостоятельно к Рождеству, но у вас мало времени? Или нет опыта? Тогда этот проект для вас.
Один из самых простых способов сделать рождественскую схему, которая выглядит круто, когда у вас мало времени, — это использовать светодиод, меняющий цвет. Светодиод, меняющий цвет, выглядит как […]
Рубрики: Схемы и проекты
By Øyvind Nydal Dahl 11 комментариев
В этом проекте электроники на Хэллоуин я покажу вам, как сделать крутой фонарь из тыквы. Я использовал вырезанную на 3D-принтере тыкву, но настоящая работает так же хорошо (или даже лучше!). Проект основан на трех обычных светодиодах, которыми я управляю так, чтобы они выглядели как мерцающее пламя. Поскольку моя «тыква» была очень […]
Filed Under: Circuits & Projects
By Øyvind Nydal Dahl 5 комментариев
В этом уроке вы узнаете, как создать будильник для пробуждения на рассвете. Это светочувствительная схема, которая активирует зуммер, когда на нее падает свет. Поместите его на окно ночью, и будильник сработает утром, когда взойдет солнце.
Рубрики: Схемы и проекты
By Øyvind Nydal Dahl 17 комментариев
Идеи схем повсюду! Есть много мест, где можно найти крутые схемы.
Самыми большими источниками моего вдохновения являются блоги хакеров/производителей/электронщиков, веб-страницы со схемами, страницы хобби-проектов и компании-производители аппаратного обеспечения с открытым исходным кодом.
Рубрики: Схемы и проекты
By Øyvind Nydal Dahl 35 комментариев
В этом уроке вы узнаете, как построить автоматическую схему ночного освещения, которая включается с наступлением темноты. Это простая схема, которую вы можете построить на макетной плате. Эта схема показывает вам, как сделать это со светодиодом. Но вы можете использовать тот же принцип, чтобы включить больше и ярче […]
Рубрики: Схемы и проекты
By Øyvind Nydal Dahl 12 комментариев
В этом кратком руководстве вы узнаете, как собрать терменвокс Arduino.
Вам нужно всего три компонента плюс Arduino, провода и макетная плата. Используйте макетную схему или видео ниже, чтобы увидеть, как все соединить.
Рубрики: Схемы и проекты
By Øyvind Nydal Dahl 9 комментариев
На днях я собрал этот измеритель единиц измерения напряжения (VU) с помощью светодиодов на макетной плате. Он имеет только 4 светодиода, но его можно легко расширить: это в основном простой дисплей для отображения значения. Первоначально он предназначался для отображения уровня сигнала в аудиосхемах, но нет никаких причин, по которым вы не можете использовать его для […]
Filed Under: Circuits & Projects
By Øyvind Nydal Dahl 88 комментариев
Хотите построить схему, которая мигает светом? Эта схема на основе инвертора проста и достаточно мала, чтобы поместиться на макетной плате. В схеме используются стандартные основные электронные компоненты, и вы можете собрать ее, даже если вы никогда ничего не собирали раньше.
