Ветвь в электрической цепи: Ветвь электрической цепи — Надежная приводная техника Siemens (Сименс) по низким ценам со склада в Москве и под заказ

Структура электрической цепи

К структурным или
топологическим свойствам цепи относятся
такие ее особенности, которые не связаны
с характеристиками входящих в нее
активных и пассивных элементов. К ним
относятся следующие понятия: ветвь,
узел, контур.

Ветвью электрической
цепи называют участок, элементы которого
включены последовательно друг за другом
и обтекаются одним и тем же током.

Узлом электрической
цепи называют место соединения нескольких
ветвей. Узел связывает не менее трех
ветвей и является точкой разветвления.

Ветви считаются
соединенными последовательно,
если они
обтекаются одним и тем же током. Ветви
считаются соединенными параллельно,
если они
присоединены к одной и той же паре узлов.
Таким образом, при последовательном
соединении элементов общим параметром
для них является ток, при параллельном
– напряжение между узлами.

Контуром
электрической
цепи называется совокупность следующих
друг за другом ветвей. Узлы, в которых
эти ветви соединяются, являются точками
разветвления. При обходе замкнутого
контура
начальная и конечная точки совпадают.
В дальнейшем под контуром понимается
замкнутый контур.

Цепь, в которой
отсутствуют разветвления, называют
одноконтурной,
при наличии
разветвлений – многоконтурной.
Многоконтурная
цепь характеризуется числом независимых
контуров. Совокупность независимых
контуров определяется тем, что каждый
из последующих контуров, начиная от
элементарного, отличается по меньшей
мере одной новой ветвью. Число независимых
контуров может быть определено по
формуле Эйлера:

(1.8)

где m
– количество ветвей,

n
– количество
узлов, причем m
> n
всегда.

Пример.

В цепи на рис. 1.10. четыре
узла: a, b, c, d;
шесть ветвей: ab,
bd, bc, ad, dc, ac. Т.о., количество
независимых контуров по формуле Эйлера
определится следующим образом:

p =
6 — 4
+ 1 = 3.

Это могут быть
следующие контуры: abcd,
dbc, adc или
abd,
dbca, adc и
другие.

3. Законы Кирхгофа

Законы Кирхгофа
являются основой теории линейных цепей
и представляют собой так же, как и закон
Ома, обобщение опытных данных.

I
закон Кирхгофа (для токов):
алгебраическая
сумма токов в узле равна нулю, или сумма
притекающих и сумма истекающих токов
одинаковы. Как правило, при суммировании
притекающие токи берутся со знаком «+»,
а истекающие – со знаком «–».

(1.8)

II
закон Кирхгофа
(для напряжений):
алгебраическая сумма ЭДС всех источников,
встречающихся при обходе контура, равна
алгебраической сумме напряжений на
всех потребителях. В алгебраической
форме

.
(1.8)

В сумму со знаком
«+» входят ЭДС содействующих источников
(т.е. тех источников, которые действуют
в направлении, согласном с обходом
контура) и со знаком «–» ЭДС
противодействующих источников. При
суммировании напряжений потребителей
со знаком «+» берутся напряжения на всех
потребителях, токи которых направлены
согласно с обходом контура, и со знаком
«–» берутся напряжения всех остальных
потребителей. Направление обхода контура
выбирается произвольно.

4. Преобразование линейных пассивных электрических цепей

Эквивалентное
преобразование части
пассивной электрической цепи состоит
в такой ее замене другой пассивной
цепью, при которой остаются неизменными
токи и напряжения остальной цепи, не
подвергшейся преобразованию. К простейшим
преобразованиям относятся замена
последовательно и параллельно соединенных
потребителей эквивалентным потребителем.

При последовательном
соединении роль эквивалентного
сопротивления (или сопротивления
эквивалентного потребителя) играет
сумма сопротивлений всех потребителей
(рис. 1.11.).

(1.10) Это следует из II
закона Кирхгофа:

(1.11)

При двух
последовательно соединенных потребителях:

(1.12)

При параллельном
соединении роль эквивалентной проводимости
(или проводимости эквивалентного
потребителя) играет сумма проводимостей
всех потребителей (рис. 1.12.).

. (1.13)

Это следует из I
закона Кирхгофа:

При
двух параллельно соединенных потребителях:

(1.14)

Таким образом, для
расчета цепей с последовательно
включенными потребителями целесообразно
их свойства выражать значениями
сопротивлений, а для параллельно
включенных – значениями проводимостей.

Определение
эквивалентного сопротивления при
смешанном соединении потребителей
выполняется путем постепенного упрощения
(сворачивания) исходной
цепи.

Пример.

1. Параллельное соединение
   R₁
   и
   R₂:

2. Последовательное
   соединение R₁₂
   и
   R₃:

3. Последовательное
   соединение R₄
   и R₅:

4. Параллельное
   соединение R₁₂₃
   и R₄₅:

5. Последовательное
   соединение R_ас
   и R_6:

Таким образом,
эквивалентное сопротивление

Более сложными
являются взаимные преобразования
потребителей, соединенных звездой или
треугольником. К таким преобразованиям
следует обращаться в тех случаях, когда
в цепи, подлежащей упрощению, нельзя
выделить параллельное или последовательное
соединения потребителей.

В узлах a,
b,
c
и треугольник
, и звезда на рис. 1.14. соединяются с
остальной частью схемы. Преобразование
треугольника в звезду должно быть
таковым, чтобы при одинаковых значениях
потенциалов одноименных точек треугольника
и звезды притекающие к этим точкам токи
были одинаковы, тогда вся внешняя схема
«не заметит» произведенной замены.

Выразим U_ab

треугольника
через параметры потребителей и притекающие
к этим узлам токи. Запишем уравнения
Кирхгофа для контура и узлов a
и b.

Заменим в первом
уравнении токи I₃
и I₂
на
соответствующие выражения:

По закону Ома
напряжение U_ab
для
соединения потребителей треугольником:

(1.15)

Теперь получим
выражение для этого же напряжения при
соединении потребителей звездой:

(1.16)

Для эквивалентности
данных цепей при произвольных значениях
токов I_a
и I_b
необходимо
равенство напряжений U_ab

для
соединения потребителей треугольником
и звездой. Это возможно только при
одинаковых коэффициентах уравнений
(1.15) и (1.16), т.е.

(1.17)

Аналогично можно
получить выражения для определения
:

(1.18)

Таким образом,
сопротивление
луча звезды равно произведению
сопротивлений прилегающих сторон
треугольника, деленному на сумму
сопротивлений трех сторон треугольника.

Формулы обратного
преобразования можно вывести независимо,
либо как следствие соотношений (1.17) и
(1.18) через проводимости:

(1.19)

или через
сопротивления:

(1.20)

Следовательно,
сопротивление
стороны треугольника равно сумме
сопротивлений прилегающих лучей звезды
и произведения их, деленного на
сопротивление третьего луча.

Что такое ветвь в электрической цепи – 4apple – взгляд на Apple глазами Гика

Электри́ческая цепь (гальвани́ческая цепь) — совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение.

Изображение электрической цепи с помощью условных знаков называют электрической схемой (рисунок 1).

Содержание

Классификация электрических цепей [ править | править код ]

Неразветвленные и разветвленные электрические цепи [ править | править код ]

Электрические цепи подразделяют на неразветвленные и разветвленные. Во всех её элементах неразветвленной цепи течёт один и тот же ток. Простейшая разветвленная цепь изображена на рисунке 1. В ней имеются три ветви и два узла. В каждой ветви течёт свой ток. Ветвь можно определить как участок цепи, образованный последовательно соединенными элементами (через которые течёт одинаковый ток) и заключённый между двумя узлами. В свою очередь, узел есть точка цепи, в которой сходятся не менее трёх ветвей. Если в месте пересечения двух линий на электрической схеме поставлена точка (рисунок 1), то в этом месте есть электрическое соединение двух линий, в противном случае его нет. Узел, в котором сходятся две ветви, одна из которых является продолжением другой, называют устранимым или вырожденным узлом.

Линейные и нелинейные электрические цепи [ править | править код ]

Линейной электрической цепью называют такую цепь, все компоненты которой линейные. К линейным компонентам относятся зависимые и независимые идеализированные источники токов и напряжений, резисторы (подчиняющиеся закону Ома), и любые другие компоненты, описываемые линейными дифференциальными уравнениями, наиболее известны электрические конденсаторы и катушки индуктивности. Если цепь содержит отличные от перечисленных компоненты, то она называется нелинейной.

Изображение электрической цепи с помощью условных обозначений называют электрической схемой. Функция зависимости тока, протекающего по двухполюсному компоненту, от напряжения на этом компоненте называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Часто ВАХ изображают графически в декартовых координатах. При этом по оси абсцисс на графике обычно откладывают напряжение, а по оси ординат — ток.

В частности, омические резисторы, ВАХ которых описывается линейной функцией и на графике ВАХ являются прямыми линиями, называют линейными.

Примерами линейных (как правило, в очень хорошем приближении) цепей являются цепи, содержащие только резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности без ферромагнитных сердечников.

Некоторые нелинейные цепи можно приближенно описывать как линейные, если изменение приращений токов или напряжений на компоненте мало, при этом нелинейная ВАХ такого компонента заменяется линейной (касательной к ВАХ в рабочей точке). Этот подход называют «линеаризацией». При этом к цепи может быть применён мощный математический аппарат анализа линейных цепей. Примерами таких нелинейных цепей, анализируемых как линейные, являются практически любые электронные устройства, работающие в линейном режиме и содержащие нелинейные активные и пассивные компоненты (усилители, генераторы и др.).

Ветвь – это участок электрической цепи от одного узла до другого узла. Ветвь обычно содержит один или несколько последовательно соединенных элементов цепи: сопротивления, источники ЭДС или источники тока.

Ветвь – это участок электрической цепи (схемы), по которому течет один и тот же ток. На электрических схемах ветвью называется участок между двух узлов.

Под последовательным соединением элементов цепи будем понимать соединение, при котором через все эти элементы протекает один и тот же электрический ток. При этом общее эквивалентное сопротивление ветви на постоянном токе складывается алгебраически, а на переменном токе – геометрически. Если в ветви присутствует идеальный источник тока, то сопротивление такой ветви равно бесконечности. Сопротивление ветви, содержащей только идеальные источники ЭДС, равно нулю.

На рисунке видно, как элементы подключены последовательно.

На следующем рисунке видны места, где количество подключенных элементов в одной точке больше двух. Это и есть узел.

На рисунке ветвями являются участки R2, R3, R4, R5 и R7, R8, R9, R10. Эти две ветви подключены между узлами. R1 и R6 можно назвать, как часть ветви, т.к. неизвестно что к ним еще подключено с других концов.

Ветвь – это участок электрической цепи от одного узла до другого узла. Ветвь обычно содержит один или несколько последовательно соединенных элементов цепи: сопротивления, источники ЭДС или источники тока.

Ветвь – это участок электрической цепи (схемы), по которому течет один и тот же ток. На электрических схемах ветвью называется участок между двух узлов.

Под последовательным соединением элементов цепи будем понимать соединение, при котором через все эти элементы протекает один и тот же электрический ток. При этом общее эквивалентное сопротивление ветви на постоянном токе складывается алгебраически, а на переменном токе – геометрически. Если в ветви присутствует идеальный источник тока, то сопротивление такой ветви равно бесконечности. Сопротивление ветви, содержащей только идеальные источники ЭДС, равно нулю.

На рисунке видно, как элементы подключены последовательно.

На следующем рисунке видны места, где количество подключенных элементов в одной точке больше двух. Это и есть узел.

На рисунке ветвями являются участки R2, R3, R4, R5 и R7, R8, R9, R10. Эти две ветви подключены между узлами. R1 и R6 можно назвать, как часть ветви, т.к. неизвестно что к ним еще подключено с других концов.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Преобразование электрических цепей, в которых источник тока охватывает несколько ветвей

Допустим, имеется часть электрической схемы, представленная на рисунке 2.94, в которой выделены узлы 1, 2, 3 и 4.

Рисунок 2.94 – Электрическая цепь

Между узлами 1 и 4 включен источник тока. Необходимо избавиться от ветви с источником тока с целью уменьшения количества ветвей. Преобразования должны быть эквивалентными, т.е. с сохранением основных энергетических соотношений (например, баланс мощности, законы Кирхгофа).

На первом этапе источник тока разобьем на три источника тока, подсоединенных между 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4 узлами (рис. 2.95).

Рисунок 2.95 – Эквивалентная электрическая цепь после переноса

источника тока

Эти измененния касаются 2 и 3 узла. Они эквивалентны, т.к. к каждому узлу мы подсоединили по две ветви с источниками тока . По первому закону Кирхгофа соотношения выполняются, второй закон Кирхгофа мы не изменяли.

На следующем этапе параллельно подсоединенные источники тока, заменяем источниками напряжения: , , .

В результате электрическая схема, приведенная на рисунке 2.74, уменьшится на одну ветвь (рис. 2.96).

Рисунок 2.96 – Эквивалентная электрическая цепь

Пример 2.25.Рассмотрим преобразование электрических цепей, в которых источник тока охватывает несколько ветвей, на примере электрической цепи, рассматриваемой в примере 2.3 и приведенной рисунке 2.97, параметры которой J_k3 = 3 А, Е₂ = 50 В, Е₅ = 60 В, r₁ = 6 Ом, r₂ = 10 Ом, r₄ = 8 Ом, r₅ = 10 Ом, r₆= 5 Ом.

Рисунок 2.97 – Электрическая цепь постоянного тока

1. Осуществляем предварительный анализ схемы.

Количество ветвей – , количество узлов – .

2. Применяем преобразование электрических цепей, в которых источник тока охватывает несколько ветвей. В результате схема приобретает вид, представленный на рисунке 2.98.

Рисунок 2.98 – Эквивалентная электрическая цепь постоянного тока

3. Параллельно подсоединенные источники тока, заменяем источниками напряжения и , которые соответственно равны:

В,

В.

В результате схема приобретает вид, представленный на рисунке 2.99.

Рисунок 2.99 – Эквивалентная электрическая цепь постоянного тока

В результате электрическая схема, приведенная на рисунке 2.99, уменьшилась на три ветви и два узла.

4. Применяя свойства последовательного соединение резистивных элементов и последовательного соединение ЭДС, для электрической цепи, изображенной на рисунке 2.99, получим эквивалентную электрическую цепь постоянного тока, представленную на рисунке 2.100.

Рисунок 2.100 – Эквивалентная электрическая цепь постоянного тока

На приведенной схеме,

Ом,

Ом,

В,

В.

5. Рассчитываем токи в эквивалентной электрической цепи постоянного тока.

5.1. Осуществляем предварительный анализ схемы.

Количество ветвей – , количество узлов – .

5.2. Рассчитываем токи в ветвях методом узловых потенциалов.

Потенциал четвертого узла принимаем равным нулю: . Следовательно, необходимо определить потенциал .

5.2.1. Составляем уравнение для определения потенциала :

.

5.2.1.1. Подставляем числовые значения и находим потенциал .

5.2.1.2. Сумма проводимостей ветвей, подключенных к соответствующим узлам:

См;

Узловые токи

А.

5.2.1.3. После подстановки цифровых значений, определяем потенциал : В.

5.2.2. Определяем токи в ветвях электрической цепи, приведенной на рисунке 2.100.

А,

А,

А.

5.2.3. Используя второй закон Кирхгофа, определяем токи и в электрической цепи, приведенной на рисунке 2.99.

А;

А.

Токи в ветвях, рассчитанные в примерах 2.3 и 2.25 совпадают.

Узнать еще:

Узлом — электрическая цепь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Узлом — электрическая цепь

Cтраница 1

Узлом электрической цепи и соответственно ее схемы называют место соединения ветвей. На схеме узел изображают точкой.
 [1]

Узлом электрической цепи и, соответственно, ее схемы называют место соединения ветвей. На схеме узел изображают точкой.
 [2]

Узлом электрической цепи и, соответственно, ее схемы, называют место соединения трех или большего числа ветвей. На схеме узел изображают точкой.
 [3]

Узлом электрической цепи и соответственно ее схемы называют место соединения ветвей. На схеме узел изображают точкой.
 [4]

Узлом электрической цепи называют точку, в которой соединены между собой более двух проводников.
 [5]

Узлом электрической цепи называют место соединения двух ветвей и более. Если в узле соединены только две ветви, то он — простой. Узел, который содержит хотя бы одну ветвь, не входящую в другие узлы, называют независимым.
 [6]

Место соединения ветвей называется узлом электрической цепи. Узел образуется при соединении в одной точке ке менее трех ветвей, например, на схеме рис. 3.6 к узлу 6 подключены четыре ветви.
 [7]

Место соединения ветвей называется узлом электрической цепи.
 [9]

Точка соединения трех или большего числа ветвей называется узлом электрической цепи.
 [10]

Ветвью электрической цепи называется такой ее участок, который состоит только из ( последовательно включенных источников напряжений и сопротивлений и вдоль которого в любой момент времени ток имеет одно и то же значение. Узлом электрической цепи называется место ( точка) соединения трех и более ветвей.
 [11]

В каком определении допущена смысловая ошибка. Весь участок электрической цепи, вдоль которого ток имеет одно и то же значение в любой момент времени, называется ветвью электрической цепи. Контур электрической цепи представляет собой любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям. Точка соединения трех или большего числа ветвей называется узлом электрической цепи.
 [13]

Страницы:  

   1

Контур электрической цепи это | Домострой

Эл.цепь называется линейной, если она содержит только линейные элементы.

Линейный элемент – это сопротивление, которое не зависит от протекающего тока и действующего напряжения.

Точка на схеме называется узлом, если в ней соединяются 2 или более проводов.

Ветвь эл.цепи – ее участок, состоящий из одного или нескольких элементов, соединенных так, что по ним протекает один и тот же ток.

Контур эл.цепи – это замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям.

1 закон:

Сумма втекающих в узел токов равна сумме вытекающих из узла токов.

Закон

Алгебраическая сумма ЭДС в контуре равна алгебраической сумме напряжений на всех элементах этого

Контура.

Билет №9

Первый закон Кирхгофа)

Первый закон Кирхгофа или закон токов Кирхгофа гласит: сумма токов, втекающих в узел, равна сумме токов, вытекающих из узла. Так как токи, которые вытекают из узла берутся с отрицательным знаком, то существует другая формулировка первого закона Кирхгофа: алгебраическая сумма токов в узле равна нулю.

Рассмотрим схему на рисунке 1.

Здесь ток I₁— полный ток, притекающий к узлу А, а токи I₂ и I₃ — токи, вытекающие из узла А. Следовательно, можно записать:

Аналогично для узла B

Предположим, что I₄ = 2 мА и I₅ = 3 мА, получим

I₃ = 2 + 3 = 5 мА

Приняв I₂ = 1 мА, получим

Далее можно записать для узла C

и для узла D

Математическая запись)

Первый закон Кирхгофа

В любом узле электрической цепи алгебраическая сумма токов равна нулю

,

где m – число ветвей подключенных к узлу.

При записи уравнений по первому закону Кирхгофа токи, направленные к узлу, берут со знаком «плюс», а токи, направленные от узла – со знаком «минус».

3.(применение к расчету цепей)

Метод непосредственного применения законов Кирхгофа для расчета электрической цепи заключается в составлении системы из В уравнений с В неизвестными (B — количество ветвей в рассматриваемой цепи) по двум законам Кирхгофа и последующем их решении.

Билет №10

Второй закон Кирхгофа)

Второй закон Кирхгофа.

Второй закон (правило) Кирхгофа — алгебраическая сумма напряжений на элементах контура электрической цепи равна нулю.
Контур электрической цепи — замкнутый проводящий ток путь образованный элементами электрической цепи.

Математическая запись)

Второй закон Кирхгофа

В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на всех его участках

где n – число источников ЭДС в контуре;
m – число элементов с сопротивлением R_k в контуре;
U_k=R_kI_k – напряжение или падение напряжения на k-м элементе контура.

3.(применение к расчету цепей)

Метод непосредственного применения законов Кирхгофа для расчета электрической цепи заключается в составлении системы из В уравнений с В неизвестными (B — количество ветвей в рассматриваемой цепи) по двум законам Кирхгофа и последующем их решении.

Билет №11

Последовательное соединение резисторов)

Контур — электрическая цепь

Контур электрической цепи представляет собой любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям. [1]

Контур электрической цепи представляет собой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям. [2]

Контуром электрической цепи называется замкнутый путь, образуемый одной или несколькими ветвями. Если внутри площади выбранного контура не лежат другие ветви, связывающие между собой точки, принадлежащие тому же контуру, то такой контур будем называть простым, или ячейкой. [3]

Контуром электрической цепи называют любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям. [4]

Для контура электрической цепи , изображенного на рис. 2.2, стрелками показаны положительные направления токов. Источники электрической энергии, внутренними сопротивлениями которых можно пренебречь или внутренние сопротивления которых учтены в значениях сопротивлений ветвей н, г2, г3, обозначены кружками со стрелками, показывающими направления действия ЭДС. [5]

Систему контуров электрической цепи системы будем выбирать так, чтобы ветвь, содержащая нагрузку, входила лишь в один из соответствующих контуров трехфазной системы. Это объясняется тем, что активное сопротивление нагрузки следует считать величиной того же порядка, что и индуктивное сопротивление статорных цепей. Поэтому уравнения Кирхгофа для контуров, содержащих нагрузку, будут формально описывать быстрые процессы, а медленные процессы и отвечающие им медленные переменные окажутся скрытыми. Для выделения скрытых переменных необходимо преобразовать уравнения цепей, что равносильно введению контуров, включающих только цепи статоров двух машин. [6]

Потенциальная диаграмма контура электрической цепи показывает распределение электрического потенциала вдоль его обхода, если по оси абсцисс отложены в принятом масштабе величины сопротивлений между отдельными точками контура электрической цепи, а по оси ординат — соответствующие величины электрического потенциала. [8]

Кирхгофа для узлов и контуров электрической цепи . [10]

При уменьшении токов в контурах электрических цепей энергия поля может быть полностью или частично возвращена или преобразована в другие виды энергии. [11]

Примерами дифференцирующих звеньев могут служить контуры электрических цепей , состоящие из активного и индуктивного сопротивлений или из емкостного и активного сопротивлений. [13]

График распределения потенциала вдоль какого-либо контура электрической цепи называют потенциальной диаграммой. [15]

Электрическая схема представляет собой графическое изображение электрической цепи. Она показывает, как осуществляется соединение элементов в рассматриваемой электрической цепи.

Простым языком электрическая схема это упрощенное изображение электрической цепи.

Для отображение электрических компонентов (конденсаторов, резисторов, микросхем и т. д.) в электрических схемах используются их условно графические обозначения.

Для отображения электрических соединений (дорожек, проводов, соединения между радиоэлементами) применяют простую линию соединяющие два условно графических обозначения. Причём все ненужные изгибы дорожек удаляют.

В состав электрической схемы входят: ветвь и условно графические обозначение электрических элементов так же могут входить контур и узел.

Ветвь – участок цепи состоящий из одного или нескольких элементов вдоль которого ток один и тот же.

Ветви присоединённые к одной паре узлов называются параллельными.

Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям называется контуром. На верхнем рисунке, контурами можно считать ABD; BCD; ABC.

Узел – место соединения трёх и

более ветвей.

Точки К и Е не являются узлами.

контур, схема, расчет, разветвленные и линейные цепи

На чтение 9 мин Просмотров 737 Опубликовано 02.09.2019 Обновлено 29.08.2019

При обустройстве новой квартиры или дома, обновлении или ремонте жилья приходится сталкиваться с элементами, предназначенными для протекания электрического тока. Важно знать, что представляет собой электрическая цепь, из чего она состоит, зачем нужна схема, и какие расчеты необходимо выполнить.

Что такое электрические цепи

Электрической цепью называют совокупность устройств, необходимых для прохождения по ним электрического тока

Электрическая цепь – это комплекс различных элементов, соединенных между собой. Она предназначена для протекания электрического тока, где происходят переходные процессы. Движение электронов обеспечивается наличием разности потенциалов и может быть описано при помощи таких терминов, как напряжение и сила тока.

Внутренняя цепь обеспечивается подключением напряжения, как источника питания. Остальные элементы образуют внешнюю сеть. Для движения зарядов в источнике питания поля потребуется приложение сторонней силы. Это может быть обмотка генератора, трансформатора или гальванический источник.

Чтобы такая система правильно функционировала, ее контур должен быть замкнутый, иначе ток протекать не будет. Это обязательное условие для согласованной работы всех устройств. Не всякий контур может быть электрической цепью. Например, линии заземления или защиты не являются таковыми, поскольку в обычном режиме по ним не проходит ток. Назвать их электрическими можно по принципу действия. В аварийной ситуации по ним проходит ток, а контур замыкается, уходя в грунт.

В зависимости от источника питания напряжение в цепи может быть постоянным или переменным. Батарея элементов дает постоянное напряжение, а обмотки генераторов или трансформаторов – переменное.

Основные компоненты

Инвентор электрического тока

Все составные части в цепи участвуют в одном электромагнитном процессе. Условно их разделяют на три группы.

• Первичные источники электрической энергии и сигналов могут преобразовывать энергию неэлектромагнитной природы в электрическую. Например, гальванический элемент, аккумулятор, электромеханический генератор.
• Вторичный тип, как на входе, так и на выходе имеет электрическую энергию. Изменяются только ее параметры – напряжение и ток, их форма, величина и частота. Примером могут быть выпрямители, инверторы, трансформаторы.
• Потребители активной энергии преобразовывают электрический ток в освещение или тепло. Это электротермические устройства, лампы, резисторы, электродвигатели.
• К вспомогательным компонентам относят коммутационные устройства, измерительные приборы, соединительные элементы и провод.

Основой электрической сети является схема. Это графический рисунок, который содержит условные изображения и обозначения элементов и их соединение. Они выполняются согласно ГОСТу 2.721-74 – 2.758-81

Схема простейшей линии включает в себя гальванический элемент. С помощью проводов к нему через выключатель подсоединена лампа накаливания. Для измерения силы тока и напряжения в нее включен вольтметр и амперметр.

Классификация цепей

Электроцепи классифицируют по типу сложности: простые (неразветвленные) и сложные (разветвленные). Есть разделение на цепи постоянного тока и переменного, а также синусоидального и несинусоидального. Исходя из характера элементов, они бывают линейные и нелинейные. Линии переменного тока могут быть однофазными и трехфазными.

Разветвленные и неразветвленные

Во всех элементах неразветвленной цепи течет один и тот же ток. Простейшая разветвленная линия включает в себя три ветви и два узла. В каждой ветви течет свой ток. Ветвь определяют как участок цепи, который образован последовательно соединенными элементами, заключенными между двух узлов. Узел – это точка, в которой сходятся три ветви.

Если на схеме при пересечении двух прямых поставлена точка, в этом месте есть электрическое соединение двух линий. Если узел не обозначен – цепь неразветвленная.

Линейные и нелинейные

Электрическая цепь, в которой потребители не зависят от значения напряжения и направления токов, а все компоненты линейные, называется линейной. К элементам такой цепи относятся зависимые и независимые источники токов и напряжений. В линейной сопротивление элемента не зависит от тока, например, электропечь.

В нелинейной, пассивные элементы зависят от значений направления токов и напряжения, имеют хотя бы один нелинейный элемент. Например, сопротивление лампы накаливания зависит от скачков напряжения и силы тока.

Обозначения элементов на схеме

Прежде чем приступить к монтажу оборудования необходимо изучить нормативные сопровождающие документы. Схема позволяет донести до пользователя полную характеристику изделия с помощью буквенных и графических обозначений, занесенных в единый реестр конструкторской документации.

К чертежу прилагаются дополнительные документы. Их перечень может быть указан в алфавитном порядке с цифровой сортировкой на самом чертеже, либо отдельным листом. Классифицируют десять видов схем, в электротехнике обычно используют три основные схемы.

• Функциональная имеет минимальную детализацию. Основные функции узлов изображают прямоугольником с буквенными обозначениями.
• Принципиальная схема подробно отображает конструкцию использованных элементов, а также их связи и контакты. Необходимые параметры могут быть отображены непосредственно на схеме или в отдельном документе. Если указана только часть установки, это однолинейная схема, когда указаны все элементы – полная.
• В монтажной электрической схеме используют позиционные обозначения элементов, их месторасположение, способ монтажа и очередность.

Для чтения электросхем нужно знать условные графические обозначения. Провода, которые соединяют элементы, изображаются линиями. Сплошная линия – это общее обозначение проводки. Над ней могут быть указаны данные о способе прокладки, материале, напряжении, токе. Для однолинейной схемы группа проводников изображается пунктирной линией. В начале и в конце указывают маркировку провода и место его подключения.

Вертикальные засечки на линии проводки говорят о количестве проводников. Если их более трех, выполняют цифровое обозначение. Прерывистой линией обозначают управляющие цепи, сеть охранного, эвакуационного, аварийного освещения.

Выключатель на схеме выглядит как кружок с наклоненной вправо чертой. По виду и количеству черточек определяют параметры устройства.

Кроме основных чертежей есть схемы замещения.

Трехфазные электрические цепи

Трехфазная цепь в рабочем режиме

Среди электрических цепей распространены как однофазные, так и многофазные системы. Каждая часть многофазной цепи характеризуется одинаковым значением тока и называется фазой. Электротехника различает два понятия этого термина. Первое – непосредственная составляющая трехфазной системы. Второе – величина, изменяющаяся синусоидально.

Трехфазная цепь – это одна из многофазных систем переменного тока, где действуют синусоидальные ЭДС (электродвижущая сила) одинаковой частоты, которые сдвинуты во времени относительно друг друга на определенный фазовый угол. Она образована обмотками трехфазного генератора, тремя приемниками электроэнергии и соединительными проводами.

Такие цепи служат для обеспечения генерации электрической энергии, для ее передачи, распределения, и имеет следующие преимущества:

• экономичность выработки и транспортировки электроэнергии в сравнении с однофазной системой;
• простое генерирование магнитного поля, которое необходимо для работы трехфазного асинхронного электродвигателя;
• одна и та же генераторная установка выдает два эксплуатационных напряжения – линейное и фазное.

Трехфазная система выгодна при передаче электроэнергии на большие расстояния. К тому же материалоемкость значительно ниже, чем однофазных. Основные потребители – трансформаторы, асинхронные электродвигатели, преобразователи, индукционные печи, мощные нагревательные и силовые установки. Среди однофазных маломощных устройств можно отметить электроинструменты, лампы накаливания, бытовые приборы, блоки питания.

Трехфазная схема отличается значительной уравновешенностью системы. Способы соединения фаз получили структуру «звезда» и «треугольник». Обычно «звездой» соединяются фазы генерирующих электромашин, а фазы потребителей «звездой» и «треугольником».

Законы, действующие в электрических цепях

На схемах направление токов указывают стрелками. Для расчета нужно принять направления для напряжений, токов, ЭДС. При расчетах в электротехнике используют следующие основные законы:

1. Закон Ома для прямолинейного участка цепи, который определяет связь между электродвижущей силой, напряжением источника с протекающей в проводнике силой тока и сопротивлением самого проводника.
2. Чтобы найти все токи и напряжения, используют правила Кирхгофа, которые действуют между токами и напряжениями любого участка электрической цепи.
3. Закон Джоуля–Ленца дает количественную оценку теплового действия электрического тока.

В цепях постоянного тока направление действия электродвижущей силы указывают от отрицательного потенциала к положительному. За направление принимают движение положительных зарядов. При этом стрелка направлена от большего потенциала к меньшему. Напряжение всегда направлено в ту сторону, что и ток.

В синусоидальных цепях ЭДС, напряжение и ток обозначают, используя полупериод тока, при этом он не изменяет свое направление. Чтобы подчеркнуть разницу потенциалов, их обозначают знаками «+» и «–».

Как производится расчет электрических цепей

Путь вычисления делится на множество способов, которые используются на практике:

• метод, основанный на законе Ома и правилах Кирхгофа;
• способ определения контурных токов;
• прием эквивалентных преобразований;
• методика измерений сопротивлений защитных проводников;
• расчет узловых потенциалов;
• метод идентичного генератора, и другие.

Основа расчета простой электрической цепи по закону Ома – это определение силы тока в отдельном участке при известном сопротивлении проводников и заданном напряжении.

По условию задачи известны сопротивления подсоединенных к цепи резисторов R1, R2, R3, R4, R5, R6 (без учета сопротивления амперметра). Необходимо вычислить силу токов J1, J2…J6.

На схеме есть три последовательных участка. Причем второй и третий имеют разветвления. Сопротивления этих участков обозначим, как R1, R’, R”. Тогда общее сопротивление равно сумме сопротивлений:

R = R1 + R’ + R”, где

R’ – общее сопротивление параллельно подключенных резисторов R2, R3, R4.

R” – общее сопротивление резисторов R5 и R6.

Используя закон параллельного соединения, вычисляем сопротивления R’ и R”.

1/R’ = 1/R2 + 1/R3 + 1/R4

1/R” = 1/R5 + 1/R6

Определить силу тока в неразветвленной цепи, зная общее сопротивление при заданном напряжении, можно по следующей формуле:

I = U/R, тогда I = I1

Для вычисления силы тока в отдельно взятых ветвях, нужно определить напряжение на участках последовательных цепей по закону Ома:

U1 = IR1; U2 = IR’; U3 = IR”;

Зная напряжение конкретных участков, можно вычислить силу тока на отдельных ветвях:

I2 = U2/R2; I3 = U2/R3; I4 = U2/R4; I5 = U3/R5; I6 = U3/R6

Иногда необходимо узнать сопротивление участков по известным параметрам напряжения, силы токов, сопротивления других участков или сделать расчет напряжения по имеющимся данным сопротивления и силе тока.

Основная часть методик направлена на упрощение расчетов. Это достигается адаптацией систем уравнений, либо самой схемы. Расчет электрических цепей производится различными способами, в зависимости от класса их сложности.

1.1. Основные понятия об электрической цепи

Глава 1.

Электрические цепи постоянного тока.

1.1.Основные понятия об электрической цепи.

 Электрической цепью называют совокупность гальванически соединенных друг с другом источников электрической энергии и ее потребителей (нагрузок), в которых может возникать электрический ток. С помощью источников тот или иной вид энергии (энергия сжигаемого топлива, падающей воды, атомная и химическая энергия и т.д.) преобразуется в электрическую энергию.                                              

«Основные элементы резервуаров» — тут тоже много полезного для Вас.

                                                                                                         Рис  1.2

Приемники, наоборот, преобразуют электрическую энергию в другие ее виды (механическую, тепловую, химическую, энергию светового излучения и т.д.).

Графическое изображение электрической цепи с помощью условных обозначений ее элементов называется электрической схемой цепи.

Электрические цепи подразделяются на разветвленные и неразветвленные. Простейшая неразветвленная цепь представлена на рис. 1.1. Во всех элементах неразветвленной цепи действует один и тот же ток. Разветвленная цепь (рис. 1.2) имеет в своем составе ветви, узлы, контуры. Ветвь — это участок цепи, состоящий из последовательно соединенных элементов и заключенный между двумя узлами. В каждой ветви существует свой ток.

Узел — это точка в электрической схеме цепи, где гальванически соединяются не менее трех ветвей. Любой замкнутый путь на схеме называется контуром. Независимым называется контур, содержащий хотя бы одну ветвь, не включенную в иной контур.

Пример разветвленной электрической цепи приведен на рис. 1.2. В схеме два узла обозначенные буквами «а» и «b», три ветви, расположенные между узлами и два независимых контура.

узлов, ответвлений и петель цепи

Электрическая схема, основанная на трех концепциях, а именно: узел , ответвление и петля . Согласно определению, электрическая сеть — это комбинация связанных между собой элементов схемы. Сеть может обеспечивать или не обеспечивать закрытый путь для электрического тока. Но электрическая цепь может быть комбинацией одной или нескольких сетей, которые обеспечивают закрытый путь для электрического тока. Это означает, что когда одна или несколько сетей соединяются вместе, чтобы завершить один или несколько путей к току, образуется электрическая цепь.
У электрической схемы есть три концептуальных элемента, упомянутых ниже.

Узлы электрической цепи

Точка, через которую элемент схемы подключается к цепи, называется узлом . Лучше сказать, узел — это точка, в которой клеммы двух или более элементов схемы соединены вместе. Узел — это точка соединения в цепи.

В приведенной выше схеме узлы обозначены маркерами.

NB: — Если три не является элементом между двумя или более соединенными смежными узлами, эти узлы могут быть повторно объединены в один узел.

Наконец, схему можно перерисовать как:

Ветвь электрической цепи

Элементы, подключенные к электрической цепи, обычно представляют собой два оконечных элемента. Когда один элемент схемы подключен к цепи, он подключается через оба своих вывода, чтобы быть частью замкнутого пути.

Любой из элементов схемы при подключении к схеме обязательно подключается между двумя узлами схемы. Когда элемент существует между двумя узлами, путь от одного узла к другому через этот элемент называется ветвью схемы.

Ветвь электрической цепи может быть определена более точно, как часть цепи между двумя узлами, которая может доставлять или поглощать энергию. Согласно этому определению, короткое замыкание между двумя узлами не называется ветвью электрической цепи.

Петли в электрической цепи

Электрическая цепь имеет количество узлов. Если кто-то начинает с одного узла и после прохождения набора узлов возвращается к тому же начальному узлу, не пересекая ни один из промежуточных узлов дважды, он проходит через один цикл схемы.

Петля — это любой замкнутый путь в цепи, образованный ветвями.

Электрические схемы? Все дело в узлах, ответвлениях и петлях

Узлы, ответвления и петли

Поскольку элементы электрической цепи могут быть соединены между собой несколькими способами, нам необходимо понять некоторые основные концепции топологии сети. Чтобы различать схему и сеть, мы можем рассматривать сеть как взаимосвязь элементов или устройств, тогда как схема — это сеть, обеспечивающая один или несколько замкнутых путей.

Электрические схемы? Все дело в узлах, ответвлениях и петлях

По соглашению при описании топологии сети в используется слово «сеть», а не «цепь ». Мы делаем это, несмотря на то, что слова «сеть» и «цепь» в данном контексте означают одно и то же.

В топологии сети мы изучаем свойства, относящиеся к размещению элементов в сети и геометрической конфигурации сети. Это все элементы схемы, такие как ветви, узлы и петли.

Ответвления //

Ветвь представляет собой отдельный элемент, такой как источник напряжения или резистор. Другими словами, ветвь представляет собой любой двухконтактный элемент.

Схема на рисунке 1 имеет пять ветвей, а именно: источник напряжения 10 В, источник тока 2 А и три резистора.

Рисунок 1 — Узлы, ответвления и петли

Узлы //

Узел — это точка соединения между двумя или более ответвлениями .

Узел обычно обозначается точкой в ​​схеме . Если короткое замыкание (соединительный провод) соединяет два узла, эти два узла составляют единый узел. Схема на рисунке 1 имеет три узла a , b и c .

Обратите внимание, что три точки, образующие узел b , соединены идеально проводящими проводами и, следовательно, составляют единую точку. То же самое и с четырьмя точками, образующими узел c .Мы демонстрируем, что схема на рис. 1 имеет только три узла, перерисовывая схему на рис. 2. Две схемы на рис. 1 и 2 идентичны.

Однако для ясности узлов b и c разнесены с идеальными проводниками, как на рис. 1.

Рис. 2 — Трехузловая схема на рис. 1 перерисована

Петли //

Цикл — это любой замкнутый путь в цепи .

Цикл — это замкнутый путь , образованный запуском в узле , проходом через набор узлов и возвращением к начальному узлу без прохождения через какой-либо узел более одного раза.Цикл называется независимым, если он содержит хотя бы одну ветвь, не являющуюся частью какого-либо другого независимого цикла. Независимые петли или пути приводят к независимым системам уравнений.

Можно сформировать независимый набор циклов, в котором один из циклов не содержит такой ветви. На рис. 2, abca с резистором 2 Ом является независимым. Второй контур с резистором 3 Ом и источником тока независим. Третий контур может быть с резистором 2 Ом, подключенным параллельно резистору 3 Ом.Это формирует независимый набор петель.

Сеть с b ветвями , n узлов и l независимых петель будет удовлетворять фундаментальной теореме сетевой топологии //

b = l + n — 1

Как показывают следующие два определения, схема Топология имеет большое значение для изучения напряжений и токов в электрической цепи.

Два или более элемента включены в серию , если они используют исключительно один узел и, следовательно, несут одинаковый ток.

Два или более элемента подключены параллельно , если они подключены к одним и тем же двум узлам и, следовательно, имеют одинаковое напряжение на них.

Элементы входят в серию , когда они соединены цепью или соединены последовательно, конец в конец. Например, два элемента соединены последовательно, если они имеют один общий узел, и ни один другой элемент не подключен к этому общему узлу. Элементы, включенные параллельно , подключаются к одной и той же паре клемм.

Элементы также могут быть соединены способом, который не является ни последовательным, ни параллельным .

В схеме, показанной на рис. 1, источник напряжения и резистор 5 Ом включены последовательно, потому что через них протекает один и тот же ток. Резистор 2 Ом, резистор 3 Ом и источник тока подключены параллельно, потому что они подключены к одним и тем же двум узлам b и c и, следовательно, имеют одинаковое напряжение на них. Резисторы 5 Ом и 2 Ом не включены ни последовательно, ни параллельно друг другу.

Проблемы напряжения узла при анализе цепей (ВИДЕО)

Ссылка // «Основы электрических цепей» Чарльза К.Александр и Мэтью Н. О. Садику (покупка на Amazon)

3 простых определения узлов, ответвлений и петель и пример

Ветви, узлы и петли необходимы для анализа электрических цепей. Элементы электрической схемы могут соединяться между собой различными способами. Из-за этого нам необходимо понимать базовые знания, лежащие в основе электрической цепи, такие как топология сети и схема. Несмотря на то, что они звучат одинаково, сеть и цепь — разные вещи.

• Сеть — это соединение устройств или элементов.
• Цепь — это сеть, состоящая из одного или нескольких замкнутых путей.

При анализе топологии сети мы найдем различные способы соединения и конфигурации электрических элементов. Связь между элементами схемы образует ветви, узлы и петли. Кто они такие? Узнаем их в этом посте, дочитаем до конца.

Что такое ответвление в электрической цепи

Ветвь — это путь между двумя узлами.Что такое узел? Узнаем после этого. Если вы не знали, что такое узел, мы изучим ветвь с более легким объяснением.

При простом объяснении ответвление — это обычно двухконтактный элемент, который мы используем для построения электрической цепи. Каждый раз, когда мы используем элемент схемы, электрическая цепь будет подключаться к обоим своим выводам, образуя замкнутый путь.

Как было сказано выше, элементы схемы подключаются между двумя узлами схемы. Путь, образованный между двумя узлами, называется ветвью.Используя более сложный термин, ветвь — это путь между двумя узлами, который может поглощать или передавать энергию в электрической цепи.

Но еще нужно помнить, что ветвь без каких-либо элементов или короткого замыкания остается ветвью.

В заключение:

Ветвь — это элемент схемы, такой как источник напряжения или тока или резистор, конденсатор, катушка индуктивности.

Для лучшего понимания вы можете увидеть пример схемы ниже:

На схеме выше мы видим, что у нас пять ветвей:

1. Источник напряжения 10 В
2. Резистор 5 Ом
3. Резистор 2 Ом
4. Резистор 3 Ом
5. Источник тока 2 А

Что такое узел в электрической цепи

Мы уже упоминали, что такое узел выше, и теперь мы полностью это поймем.Если ветвь — это путь между двумя узлами или элементом схемы, то узел — это точка, проходящая через элемент схемы. Если мы используем термины элемента схемы, узел — это точка, в которой клеммы двух или более элементов соединяются вместе.

В заключение:

Узел — это точка, в которой две или более ветви соединяются вместе.

Узел представлен точкой в ​​электрической цепи. Поймите, что если короткое замыкание (простой проводящий провод) подключено к двум узлам, эти два узла образуют единый узел.Обратите внимание на схему ниже:

В схеме выше мы можем перечислить три узла, которые существуют внутри нее: узлы a , b и c . Три узла, соединенные одним проводом, образуют один узел b .

Так же, как узел b , мы можем рассматривать узел c как то же самое. Немного поняв узел, мы можем перерисовать схему выше в схему ниже:

Не волнуйтесь, обе схемы идентичны.

Что такое петля в электрической цепи

Вкратце, петля формируется из узла, проходящего через набор узлов и возвращающегося в начальную точку или узел без прохождения одного и того же узла дважды или более.

Мы можем назвать цикл независимым, если цикл содержит хотя бы одну ветвь, которая не является частью другого независимого цикла.

В заключение:

Петля — это замкнутый путь внутри электрической цепи.

Обратите внимание на схему ниже:

Обычно можно найти независимый цикл, в котором нет такой ветви.В приведенной выше схеме мы перечисляем независимый контур:

1. Путь abca с резистором 2 Ом.
2. Путь bcb с резистором 3 Ом и источником тока.
3. Путь с резистором 3 Ом и резистором 2 Ом, включенными параллельно.

Заключение ветвей, узлов и циклов

Узнав о ветвях, узлах и циклах, мы можем сделать некоторые выводы, чтобы завершить наше исследование здесь. Предположим, что у нас есть сеть, состоящая из:

• b филиалов
• n узлов
• l петель

Эти три числа удовлетворяют основной теореме

топологии сети:

b = l + n — 1

Приведенное ниже уравнение очень поможет нам при изучении напряжения и тока в электрической цепи.Термин узел может использоваться для различения последовательных и параллельных цепей.

Последовательная цепь — это когда два или более элемента схемы совместно используют один узел и несут одинаковую величину тока.

Параллельная цепь — это когда два или более элемента схемы подключены к одним и тем же двум узлам и передают на них одинаковое напряжение.

Примеры узлов, ответвлений и петель

Для лучшего понимания рассмотрим приведенные ниже примеры:

1. Посмотрите на схему ниже и подсчитайте количество ответвлений и узлов.Также определите, какие части включены последовательно или параллельно.

Схема выше имеет четыре элемента, таким образом, она имеет четыре ветви:

• источник напряжения 10 В,
• резистор 5 Ом,
• резистор 6 Ом и
• источник тока 2 А

Он имеет три узла, как показано на рисунке. Схема ниже:

Последовательное соединение формируется от источника напряжения 10 В и резистора 5 Ом. Параллельное соединение формируется из резистора 6 Ом и источника тока 2 А, подключенного к узлам 2 и 3.

Часто задаваемые вопросы

Что такое ветвь и петля узла в цепи?

Узел — это точка соединения между двумя или более ветвями. Ветвь представляет собой отдельный элемент, такой как источник напряжения или резистор. Цикл — это любой замкнутый путь в цепи.

Что такое узел в цепи?

Можно сделать вывод, что узел — это точка, проходящая через элемент схемы. Короче говоря, узел — это точка, в которой клеммы двух или более элементов схемы соединены вместе.

Как подсчитать количество узлов в цепи?

Узел — это точка соединения между двумя или более ветвями. Узел обычно обозначается точкой в ​​цепи.

В чем разница между узлом и ветвью?

Узел — это точка, в которой клеммы двух или более элементов схемы соединяются вместе. Элементы схемы подключаются между двумя узлами схемы. Когда этот элемент существует, путь от одного узла к другому называется ветвью.

Как найти ток в петле?

Мы можем использовать закон Кирхгофа, чтобы найти ток в контуре.Более продвинутый метод — это анализ сетки, который использует сетки для анализа цепи.

В чем разница между узлом и стыком?

В то время как узел — это точка, в которой две или более ветви соединены вместе, соединение — это точка, в которой три или более путей электрической цепи соединяются вместе.

Как найти количество узлов, ветвей, петель и сеток в цепи?

Что такое узел, ответвление, петля и сетка в электрической цепи?

Решая и анализируя электрические схемы и сети, мы должны знать около узлов, ответвлений, петель и сетей в электрической цепи и сети.Во-первых, мы должны знать об узлах, ветвях, петлях и сетках и их роли в электрической цепи. Затем мы можем определить точное количество ветвей, узлов, петель и сеток.

Для этого найдите все эти термины один за другим, выполнив следующие простые шаги.

Рассмотрим следующую простую электрическую схему на рис. 1, которая содержит 7 компонентов или элементов.

Рис. 1. Что такое узлы, ответвления, петли и сетка в электрических цепях?

Узел

Точка или соединение, в котором встречаются два или более элемента схемы (резистор, конденсатор, катушка индуктивности и т. Д.), Называется узлом .Другими словами, точка соединения между двумя или более ветвями называется узлом.

Поиск узлов в электрических цепях

После перерисовки вышеуказанной схемы она становится такой же, как и эквивалентная схема ниже. Теперь вы можете легко найти общее количество узлов, как показано на рис. 2 ниже, где 6 узлов .

Рис. 2: Поиск узлов в электрических цепях

Ветвь

Та часть или участок цепи, который находится между двумя соединениями, называется ветвью.В ответвлении могут быть соединены один или несколько элементов, и у них есть два вывода. Это может быть любой компонент с двумя клеммами, такой как источник напряжения, источник тока, резистор и т. Д.

Поиск ответвлений в электрических цепях

Схема на Рисунке 3 имеет семь ветвей , а именно источник напряжения «V» и секс-резисторы.

Рис. 3. Поиск ответвлений в электрических цепях

Петля

Замкнутый путь в цепи, в которой может быть более двух сеток, известен как петля i.е. в петле может быть много сеток, но сетка не может содержать одну петлю. Проще говоря, это замкнутый путь в цепи.

Поиск петель в электрических цепях

Петли можно найти с помощью следующей фундаментальной теоремы о топологии цепей и сетей

l = b — n + 1

Таким образом, на рис. .

Рис. 4: Поиск петель в электрических цепях

Сетка

Замкнутый контур, в котором нет других петель, или путь, который не содержится на других путях, называется Сетка

Поиск сеток в электрических цепях

Рис. : Поиск сеток в электрических цепях

На рис. 5 показано двух сеток.

Полезно знать: Петля может быть сеткой, но сетка не может быть петлей .

Общая схема с 6 узлами, 7 ветвями, 3 петлями и 2 сетками , показанная на рис. 6.

Рис. 6: Схема с 6 узлами, 7 ветвями, 3 петлями и 2 сетками

Связанные сообщения:

Branch Описание электрических цепей

Электрическая система вашего дома начинается с основных служебных проводов, которые входят в ваш дом от воздушной линии связи или подземных питающих проводов и подключаются к главной панели обслуживания, обычно расположенной в служебном помещении.До этого момента системное оборудование принадлежит энергетической компании. Но с главной сервисной панели ток делится на отдельные ответвления , каждая из которых управляется отдельным автоматическим выключателем.

Что такое ответвительные цепи?

Ответвительная цепь — это часть электрической системы, которая берет начало на главной сервисной панели и питает электричеством всю структуру. Существуют 120-вольтовые ответвительные цепи, которые обеспечивают питание стандартных розеток и светильников, а также 240-вольтовые цепи, питающие основные приборы.

Автоматические выключатели запускают каждую ответвленную цепь

Главная сервисная панель управляется главным автоматическим выключателем, который служит главным выключателем для подачи питания на главную сервисную панель. Обычно это двухполюсный автоматический выключатель на 100–200 А, обеспечивающий ток 240 В и подающий его на две горячие шины на 120 В, идущие вертикально через панель.

Под главным выключателем расположены два ряда автоматических выключателей меньшего размера, и именно они образуют начало отдельных ответвленных цепей, которые проходят во все области вашего дома для обеспечения питания.Эти индивидуальные выключатели будут либо выключателями на 120 В, либо подключаться только к одной из горячих шин в панели; или это будут выключатели на 240 вольт, которые подключаются к двум из 120-вольтных шин. Таким образом, ваши ответвленные цепи будут либо цепями на 120 В, которые питают все стандартные розетки и цепи освещения; или это будут цепи на 240 вольт, которые питают цепи, питающие основные приборы, такие как электрическая сушилка для одежды, электрическая плита и центральные кондиционеры.

Сила тока в ответвленной цепи

И 120-вольтовые, и 240-вольтные ответвленные цепи могут различаться по величине передаваемой мощности — величина, измеряемая силой тока.Ответвительные цепи для цепей на 120 В обычно представляют собой цепи на 15 или 20 ампер, хотя иногда они могут быть больше. Для цепей на 249 вольт сила тока чаще 30, 40 или 50 ампер. Сила тока каждой ответвленной цепи может быть считана по надписи на рычаге каждого автоматического выключателя. Провода, подключенные к этой цепи, также должны быть достаточными, чтобы выдерживать нагрузку ответвленной цепи; подключение проводов, которые слишком малы для силы тока в цепи, представляет определенную опасность возгорания. Рейтинги отдельных калибров проводов следующие:

• 15 А: Медный провод 14 калибра
• 20 ампер: медный провод 12 калибра
• 30 ампер: медный провод 10 калибра
• 45 ампер: медный провод 8 калибра
• 60 ампер: медный провод 6 калибра
• 80 А: Медный провод 4 калибра
• 100 ампер: медный провод 2 калибра

Обычно это не проблема, поскольку исходные электрические цепи в вашем доме, скорее всего, подключены правильно.Однако каждый раз, когда цепь расширяется, очень важно, чтобы новая проводка соответствовала силе тока цепи. Использование провода неправильного калибра является распространенной ошибкой, совершенной самими мастерами.

Типы

В вашем доме есть несколько различных типов ответвлений.

• Выделенные электрические цепи. Они обслуживают только одно устройство и часто требуются Кодексом. Они могут быть с цепями на 120 или 240 вольт и обслуживать такие приборы, как электрические плиты, посудомоечные машины, холодильники, мусороуборочные машины, кондиционеры и сушилки для одежды.Обычно для любого устройства с двигателем требуется выделенная цепь.
• Цепи освещения. Вот как они звучат — схемы, которые служат для общего освещения помещений. Обычно цепь освещения обслуживает несколько комнат, а в большинстве домов их несколько. Одним из преимуществ отделения цепей освещения от цепей розеток является то, что в каждой комнате будет оставлено какое-либо средство для их освещения, если одна цепь отключена. Например, при работе над схемой освещения можно использовать вставную лампу для освещения помещения.
• Выходные контуры. Это схемы, которые обслуживают только розетки общего назначения. Они могут относиться к комнате или группе комнат. Например, на втором этаже небольшого дома может быть одна или две розетки, обслуживающие несколько комнат.
• Комнатные контуры. В зависимости от того, как в доме была проведена проводка, иногда в схеме схемы есть все светильники и розетки в комнате, обслуживаемые отдельными цепями.

Что такое ветви, узлы и циклы с сериями и…

Каждый шаг в процессе обучения необходим для создания основы для следующего шага.В некоторых случаях это более верно, чем в других случаях. В данном случае дело обстоит вдвойне, поскольку многие вещи, которые мы обсуждаем сегодня, не будут напрямую применимы к решению схем, но будут абсолютно фундаментальными для понимания структуры схем, возможно, первого шага в решении схемы. Так что, возможно, я противоречу себе. Но со временем это станет настолько естественным, что даже не будет осознанным шагом.

Первая часть схемы, которую мы собираемся обсудить, — это ответвления. Ветвь — это общий термин, который представляет отдельный элемент в цепи.Это может быть источник напряжения, резистор, конденсатор, катушка индуктивности или другое. Он покрывает любой двухконтактный элемент. Более сложные устройства, такие как операционные усилители или микроконтроллеры, не подходят под термин «ветвь», но ничего страшного, мы не будем иметь дело с чем-то таким сложным в ближайшее время.

Вторая часть схемы — это узел. Это точка соединения между двумя или более ветвями. Хороший способ представить это соединение, где токи втекают и выходят в зависимости от различных ветвей.Узлы являются неотъемлемой частью анализа и проектирования схем, поэтому давайте рассмотрим несколько примеров того, что такое узлы:

Наконец, последняя часть схемы, которая важна для нас в данный момент, — это петля. Петля — это замкнутый путь в цепи. Замкнутый путь означает, что он начинается в узле, проходит через другие узлы и заканчивается в том же узле, не проходя через какой-либо другой узел дважды. Обратите внимание, что определение является гибким в том смысле, что вы можете включать больше узлов или исключать узлы, если вы не проходите через один и тот же узел дважды, кроме начального / конечного узла.Давайте посмотрим на пример одной и той же схемы и двух разных перекрывающихся петель.

Это важно, потому что при анализе схемы у вас есть преимущество, заключающееся в том, что вы можете выбирать петли, которые лучше всего подходят для ситуации, но имеет недостаток в том, что они немного сложнее, поскольку вам нужно убедиться, что ваши петли имеют математический смысл и вместе друг с другом. С большой гибкостью приходит большая ответственность.

Теперь, когда мы рассмотрели эти термины и, в частности, узнали, что такое узлы, мы можем говорить о последовательных и параллельных ветвях.

Последовательные и параллельные

Ветвь или двухконтактный элемент последовательно с одной или несколькими другими ветвями, когда они используют только один узел и несут одинаковую величину тока. Обычно они выглядят так, как будто они связаны последовательно, один за другим, как будто они представляют собой цепочку. Лучше всего описать это с помощью нескольких изображений.

Как вы можете видеть на первом изображении, есть две ветви, обе резисторы, и есть узел между ними, который является исключительным для этих двух ветвей.Таким образом, любой ток, протекающий через один резистор, будет течь через другой.

На втором изображении три ветви, два резистора вверху и один резистор внизу. Это более сложный пример, поскольку есть один узел, к которому подключены все три ветви. Если вы посмотрите на это с одной стороны, сгруппировав два верхних резистора, то два верхних резистора включены последовательно с нижним резистором. Любой ток, протекающий через эти верхние резисторы, будет проходить через нижний резистор, поэтому оба этих верхних резистора включены последовательно с нижним резистором.Важно отметить, что только один из этих резисторов наверху — это , а не последовательно с нижним резистором, это то, что и этих резисторов наверху включены последовательно с единственным резистором внизу.

Для параллельных ветвей, когда два или более двухконтактных элемента подключены к одним и тем же двум узлам. В этом случае не имеет значения, подключены ли другие объекты к любому из этих узлов — до тех пор, пока у двухконцевых элементов оба элемента подключены к одним и тем же узлам, они работают параллельно.В то время как последовательные устройства имеют одинаковый ток через них, параллельные устройства имеют одинаковое напряжение на них. Еще раз, надеюсь, вам помогут некоторые изображения.

Как вы легко можете видеть на первом и втором изображениях, эти ветви, снова представленные резисторами, имеют обе стороны своих узлов. На втором изображении, несмотря на то, что существует больше ветвей, все они имеют одни и те же два узла, поэтому все они параллельны. Однако третье изображение немного усложняет ситуацию. Два резистора включены последовательно, и эти два резистора включены параллельно одному резистору.Иногда сложные массивы резисторов или любые другие ответвления можно легко упростить, если вы сможете распознать подобные вещи.

Прежде чем мы будем слишком взволнованы, мы должны помнить, что не все идет последовательно или параллельно, но это действительно возникает достаточно часто, чтобы вы не только должны, но почти наверняка научились определять и получать идеи из последовательного и параллельного схемы.

Помимо знания того, что последовательные ветви имеют общий ток, а параллельные ветви имеют одинаковое напряжение на них, одна из главных причин важности параллельных и последовательных компонентов заключается в том, что их обычно можно упростить.Давайте рассмотрим, как это сделать, и я хотел бы заявить, что это применимо только к резисторам, хотя принципы будут довольно хорошо перенесены на другие компоненты позже.

Чтобы упростить использование последовательных резисторов, просто сложите их вместе. Это очень просто и безболезненно. Это также имеет смысл — если электричество должно сначала пройти через один резистор, а затем через другой, оно должно пройти через сопротивление обоих из них. Давайте посмотрим на несколько действительно быстрых примеров.

Упрощение параллельных резисторов немного сложнее, но все же несложно, и есть даже случаи, когда шаги можно упростить еще больше.В общем, чтобы рассчитать эквивалентное сопротивление параллельных резисторов, вы просто используете это уравнение:

Это очень просто, если у вас есть калькулятор, и у нас есть инструмент, который делает это еще проще, но наиболее распространенная ошибка, которую мы видим, — это забыть инвертировать сумма, в основном забывая левую часть уравнения. Убедитесь, что вы не пропустите этот шаг! Однако самое главное — это интуитивно почувствовать это. Вы должны понимать, что резисторы, включенные параллельно, создают эквивалентное сопротивление, меньшее, чем сопротивление самого маленького резистора.И чем больше резисторов вы поставите параллельно, тем меньше общее сопротивление.

Есть два случая, в которых вы можете упростить это уравнение. Дело в том, что у вас всего два резистора. Тогда уравнение упрощается до:

В последнем случае, если два резистора имеют одинаковое сопротивление, то эквивалентное сопротивление равно половине двух резисторов. Вы можете ввести любое число в любое уравнение и доказать это самому себе, если вы не доверяете.

Резюме

Теперь мы на один шаг ближе к возможности анализировать существующие схемы и разрабатывать собственные! Мы узнали несколько важных терминов об электронных схемах и теперь можем определять ветви, узлы и петли.Мы использовали наши знания о ветвях и узлах, чтобы узнать о последовательных и параллельных цепях, о том, как их идентифицировать и как их упростить. Мы будем использовать наши знания о контурах в ближайшее время, когда узнаем о законах Кирхгофа по току и напряжению (KCL и KVL соответственно), двух больших элементах анализа цепей, которые откроют огромный сундук с инструментами для вашего арсенала электроники. И последнее, прежде чем мы узнаем о KCL и KVL, мы узнаем о различных источниках питания в нашем следующем руководстве.

Терминология схем | Прядильные номера

Мы разрабатываем методы анализа схемы. До сих пор мы определили наиболее распространенные компоненты (резистор, конденсатор и катушку индуктивности) и источники (напряжение и ток). Теперь нам нужен четкий словарный запас, чтобы говорить о схемах. Эта статья представляет собой глоссарий терминов и концепций, которые мы используем при анализе схем и проектировании.

Содержание

Куда мы направляемся

Определения и проверка концепции важных характеристик схемы, в том числе

• Символы
• Провода (линии) и соединения (точки)
• Узел и филиал
• Петля и сетка
• Опорный узел (земля)

Условия схемы

Схема

Цепь происходит от слова круг .Схема — это совокупность компонентов, источников питания и источников сигналов, которые все соединены таким образом, чтобы ток мог течь по замкнутому кругу. Вы также можете назвать схему сетью .

Замкнутый контур

Цепь замкнута , если круг замкнулся, если все токи имеют обратный путь туда, откуда они пришли.

Обрыв цепи

Цепь разомкнута , если круг не завершен, если на пути есть разрыв или разрыв.

Короткое замыкание

Короткое замыкание — путь с низким сопротивлением.Обычно это происходит по ошибке. Резистор, показанный ниже, представляет собой предполагаемый путь для тока, а изогнутый провод, идущий вокруг него, является коротким. Ток отклоняется от намеченного пути, что иногда приводит к разрушительным результатам. Провод замыкает резистор , обеспечивая путь с низким сопротивлением для тока (вероятно, не то, что задумал разработчик).

Сделать или сломать

Вы, , замыкаете цепь , замыкая путь тока, например, когда вы замыкаете выключатель. Обрыв цепи наоборот. При размыкании переключателя цепь разрывается.

Фраза «сделай или сломай ситуацию» означает, что что бы ни случилось, результат определенно идет в одном из двух направлений.

Термины на схеме

Схема

Схема — это схема. Схема представляет элементы схемы с символами и соединениями в виде линий.

Элементы и комплектующие

Термин элемент означает компонент или источник.Термин компонент относится к резисторам, конденсаторам, катушкам индуктивности, транзисторам и т. Д. Я обычно не включаю источники, когда говорю «компонент».

Символы

Элементы представлены на схемах символами . Вот символы для общих 2-контактных элементов.

Строки

Соединения между элементами рисуются в виде линий, которые мы часто называем «проводами». На схеме линии представляют идеальных проводников с нулевым сопротивлением.Все компоненты или клеммы источника, к которым прикасается линия, имеют одинаковое напряжение.

точек

Соединения между линиями можно обозначить точками. Точки однозначно указывают на то, что линии соединены. Если связь очевидна, вам не нужно использовать точку.

(а) и (б) оба хороши. (c) отсутствие точки означает отсутствие связи.
(d) также указывает на отсутствие связи; горизонтальная проволока «перепрыгивает» по вертикальной.
(d) очень четкий, но требует дополнительных усилий и места для рисования.
Для пересечения соединенных линий (e) допустимо, но риски будут слишком похожи на (c), поэтому (f) — лучшая практика.

Условное обозначение

Когда вы помещаете элемент в схему, вы часто даете ему уникальное имя, известное как позиционное обозначение . Примерами позиционных обозначений являются $ \ text {R1} $, $ \ text {C6} $ и $ \ text {V} _ \ text {BAT} $. $ 1 $ в $ \ text {R1} $ является частью имени и не указывает значение сопротивления. Условные обозначения по определению уникальны для каждой схемы.Они позволяют идентифицировать компоненты по имени, даже если некоторые из них имеют одинаковое значение. В уравнениях можно использовать условные обозначения. $ \ text {R1} $ может быть присвоено значение сопротивления, $ \ text {R1} = 4.7 \, \ text k \ Omega $, и его можно использовать как переменную в выражениях, как в $ \ text {R2} \ cdot \ text {C6} = 4.7 \, \ text k \ Omega \ cdot 2 \, \ mu \ text F $.

Ссылочные обозначения дают элементам уникальные имена, даже если их значения совпадают.

Узел

Соединение, в котором соединяются $ 2 $ или более элементов, называется узлом .На схеме ниже показан единственный узел (черная точка), образованный соединением пяти элементов (абстрактно представленных оранжевыми прямоугольниками).

Распределенный узел

Поскольку линии на схеме представляют собой идеальные проводники с нулевым сопротивлением, нет правила, согласно которому линии от нескольких элементов должны встречаться в одной точке соединения. Мы можем нарисовать тот же узел, что и распределенный узел , как на схеме ниже. Эти два представления узла означают одно и то же.

Распределенный узел может быть полностью разложенным, с большим количеством отрезков, изгибов и точек. Не отвлекайтесь, это всего лишь один узел. Соединение элементов схемы с помощью идеальных проводников означает, что напряжение везде в распределенном узле одинаково.

Вот реалистичная схема с выделенными распределенными узлами,

Проблема 1: Сколько узлов на этой схеме?

3 узла, 4 узла, 5 узлов, 6 узлов, 8 узлов

покажи ответ

В схеме есть узлы по 4 доллара.

$ \ goldC {\ text {Node} \, 1} $ — это соединение между $ \ text V0 $ и нижней частью $ \ text R3, \ text R4 $ и $ \ text R5 $.
$ \ purple {\ text {Node} \, 2} $ — это соединение между источником напряжения, $ \ text V0 $ и резистором $ \ text R1 $.
$ \ red {\ text {Node} \, 3} $ — это соединение между резисторами $ \ text R1, \ text R2 $ и $ \ text R3 $.
$ \ green {\ text {Node} \, 4} $ — это соединение между резисторами $ \ text R2, \ text R4 $ и $ \ text R5 $.

другие определения узла

В зависимости от учебника или веб-ресурса вы можете встретить другие определения узла .В некоторых текстах узел определяется как соединение между $ 3 $ или более элементами.

Другой термин, который вы можете встретить, — это существенный узел . Это также означает узел с $ 3 $ или более связанными элементами. В этом стиле обучения узла имеют 2 доллара или более соединений, а существенных узла имеют 3 доллара или больше.

Здесь, в Spinning Numbers, я использую определение, в котором узел — это соединение между $ 2 $ или более элементами. Это определение $ 2 $ -элемента используется программами моделирования схем, такими как SPICE, потому что каждое соединение должно иметь уникальное имя.

Все эти оттенки значений преследуют одну и ту же цель. Не нужно беспокоиться о том, какой путь правильный. Если вы используете другую ссылку рядом с Spinning Numbers, проверьте определение узла , чтобы узнать, такое же ли оно, как мы используем здесь.

Филиал

Ветвь — это соединение между узлами. Ветвь содержит элемент (резистор, конденсатор, источник и т. Д.). Количество ответвлений в цепи такое же, как и количество элементов.

Проблема 2: Сколько ветвей в этой цепи?

3 филиала, 4 филиала, 5 филиалов, 6 филиалов

покажи ответ

В этой схеме 6 ветвей, по одной на каждый элемент,

другие определения филиал

Ветвь — это путь между двумя узлами.В некоторых текстах узел определяется как соединение трех элементов. В этом случае ветвь между двумя узлами может быть одним элементом или может включать в себя два или более элементов, соединенных последовательно (поскольку они не учитывают соединение с двумя элементами как узел). В этом случае количество элементов и количество ветвей не обязательно одинаковы.

Это альтернативное определение не вызывает проблем, потому что мы ничего не делаем с подсчетом ветвей, что имеет значение для анализа цепей. Просто имейте в виду, что у человека, с которым вы разговариваете, может быть немного другой словарный запас, чем у вас.

Петля

Петля — это любой замкнутый путь, проходящий через элементы схемы. Чтобы нарисовать цикл, выберите любой узел в качестве начальной точки и проведите путь через элементы и узлы, пока путь не вернется к узлу, с которого вы начали. Есть только одно правило: цикл может посетить (пройти) узел только один раз . Это нормально, если петли перекрываются или содержат другие петли. Здесь показаны некоторые петли в нашей схеме. (Вы можете найти и другие. Если я правильно посчитал, их шесть.)

показать все петли

Шесть петель,

Просто из этого простого примера вы можете увидеть, что количество петель в цепи может стать довольно большим. Анализ петель может быть трудным — мы прилагаем много усилий, чтобы найти более простые методы.

Сетка

Сетка — это петля, внутри которой нет других петель. Вы можете думать об этом как об одной сетке для каждого «открытого окна» схемы.

Задача 3: Сколько сеток в этой схеме?

1 ячейка, 2 ячейки, 3 ячейки, 4 ячейки

покажи ответ

В схеме 3 сетки, по одной для каждого «открытого окна» в схеме,

Ссылочный узел

Во время анализа схемы мы обычно выбираем один из узлов схемы в качестве опорного узла .Мы назначаем опорному узлу напряжение $ v = 0 $. Напряжения на других узлах измеряются относительно опорного узла.

Вы можете выбрать любой узел в качестве опорного узла, но два распространенных варианта, которые упрощают анализ схемы:

• отрицательный вывод источника питания цепи, или
• узел, подключенный к наибольшему количеству ответвлений.

Земля

Опорный узел часто упоминается как земля .Понятие земля имеет три важных значения.

Металлический кол, вбитый в землю рядом с домом. Провод, прикрепленный к стойке, изгибается вправо, обеспечивая опорное заземление для электрической системы дома. Иногда заземляющий провод зажимается на водопроводной трубе, где труба уходит в землю.

Земля

• точка отсчета, от которой измеряется напряжение,
• обратный путь, несущий электрический ток обратно к его источнику,
• — прямое физическое соединение с Землей в целях безопасности.

защитное заземление

Любое электрическое устройство, подключенное к стене, имеет очень высокое напряжение внутри $ (110 \, \ text V $ или $ 220 \, \ text V) $. Если что-то внутри устройства выйдет из строя, высокое напряжение может коснуться металлического корпуса. Если вы прикоснетесь к устройству, вы получите очень опасный электрошок.

В целях безопасности устройства имеют возможность направлять опасный ток в Землю, а не через вас. Заземляющий провод соединяет металлический корпус с защитным заземляющим проводом в шнуре питания. Вот почему на вилке питания есть третий контакт.

Защитный заземляющий провод проходит через электрическую систему дома и выходит на Землю, как показано на фотографии с листьями выше.

В момент возникновения неисправности опасный ток направляется на Землю и удаляется от людей. Сильный ток воспринимается автоматическим выключателем или предохранителем, который размыкается, чтобы отключить питание неисправного устройства. Когда устройство работает правильно, в проводе защитного заземления не течет ток.

Ground получил свое название от третьего значения, но все три роли одинаково важны.

Вы встретите различные символы земли. Все они указывают, какой узел является опорным.

Сводка

Теперь у нас есть полный словарь для разговоров о схемах и их частях.

.