Czym są podstawowe obwody elektryczne w systemach elektrycznych czasu rzeczywistego?

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





Podstawowa wiedza i umiejętności w zakresie podstawowych obwodów elektrycznych zawsze stanowią mocną podstawę dla technicznie solidnego doświadczenia. Studenci mogą również energicznie zaznajomić się z tymi podstawowymi obwodami, szczególnie dzięki praktycznemu doświadczeniu. Podstawowy obwód pomaga zatem uczącemu się zrozumieć podstawowe składniki i charakterystykę obwodu podczas jego działania.

W tym artykule przedstawiono podstawowe pojęcia dotyczące dwóch typów obwodów elektrycznych: obwodów prądu przemiennego i prądu stałego. W zależności od rodzaju źródła prąd zmienia się jako prąd przemienny (AC) i prąd stały (DC).




Podstawowe obwody prądu stałego

W obwodach prądu stałego energia elektryczna płynie w stałym kierunku ze stałą polaryzacją, która nie zmienia się w czasie. Obwód prądu stałego wykorzystuje stały obecne komponenty jak rezystory i kombinacje rezystorów, elementy przejściowe, takie jak cewki indukcyjne i kondensatory wskazujące mierniki, takie jak woltomierze z ruchomą cewką i amperomierze, zasilają źródła baterii i tak dalej.

Aby przeanalizować te obwody, użyj różnych narzędzi, takich jak prawo omów, prawa dotyczące napięcia i prądu, takie jak KCL, KVL i twierdzenia sieciowe jak Thevinens, Nortons, Mesh analysis itp. Poniżej przedstawiono niektóre z podstawowych obwodów prądu stałego, które wyrażają charakter roboczy obwodu prądu stałego.



Obwody szeregowe i równoległe

Podstawowe obwody prądu stałego

Podstawowe obwody prądu stałego

Obciążenia rezystancyjne reprezentują obciążenia oświetleniowe, które są podłączone w różnych konfiguracjach w celu analizy obwodów prądu stałego, które są pokazane na rysunku. Sposób podłączania obciążeń z pewnością zmienia charakterystykę obwodu.


W prostym obwodzie prądu stałego obciążenie rezystancyjne, takie jak żarówka, jest podłączone między dodatnim i ujemnym biegunem akumulatora. Akumulator dostarcza wymaganą moc do żarówki i umożliwia użytkownikowi umieszczenie przełącznika, który włącza lub wyłącza zgodnie z wymaganiami.

Opory szeregowe i równoległe

Opory szeregowe i równoległe

Obciążenia lub rezystancje połączone szeregowo ze źródłem prądu stałego, jako symbol elektryczny w przypadku obciążenia oświetlenia obwód ma wspólny prąd, ale napięcie na poszczególnych obciążeniach jest różne i jest dodawane w celu uzyskania całkowitego napięcia. Tak więc na końcu rezystora występuje redukcja napięcia w porównaniu z pierwszym elementem połączonym szeregowo. I, jeśli jakiś ładunek zgaśnie z obwodu cały obwód będzie otwarty.

W konfiguracji równoległej napięcie jest wspólne dla każdego obciążenia, ale prąd zmienia się w zależności od wartości znamionowej obciążenia. Nie ma problemu w obwodzie otwartym, nawet jeśli jedno obciążenie jest poza obwodem. Wiele połączeń obciążenia jest tego typu, na przykład połączenie elektryczne w domu.

Wzory obwodów prądu stałego

Wzory obwodów prądu stałego

Dlatego z powyższych obwodów i rysunków można łatwo znaleźć całkowite zużycie obciążenia, napięcie, prąd i rozkład mocy w obwodzie prądu stałego.

Podstawowe obwody prądu przemiennego

W przeciwieństwie do prądu stałego, napięcie lub prąd przemienny zmienia okresowo swój kierunek, gdy rośnie od zera do maksimum i maleje z powrotem do zera, a następnie ujemnie kontynuuje do maksimum, a następnie ponownie do zera. W Indiach częstotliwość tego cyklu wynosi około 50 cykli na sekundę. W zastosowaniach o dużej mocy prąd przemienny jest bardziej dominującym i wydajnym źródłem niż prąd stały. Moc nie jest prostym iloczynem napięcia i prądu, jak w przypadku prądu stałego, ale zależy od elementów obwodu. Zobaczmy zachowanie obwodu prądu przemiennego z podstawowymi komponentami.

Obwód prądu przemiennego z rezystorem

Obwód prądu przemiennego z rezystorem

Obwód prądu przemiennego z rezystorem

W tego typu obwodzie napięcie spadające na rezystorze jest dokładnie w fazie z prądem, jak pokazano na rysunku. Oznacza to, że gdy chwilowa wartość napięcia wynosi zero, aktualna wartość w tej chwili również wynosi zero. A także, gdy napięcie jest dodatnie podczas dodatniej połowy fali sygnału wejściowego, prąd jest również dodatni, więc moc jest dodatnia, nawet gdy są w ujemnej połowie fali wejściowej. Oznacza to, że prąd przemienny w rezystorze zawsze rozprasza się w postaci ciepła podczas pobierania go ze źródła, niezależnie od tego, czy prąd jest dodatni czy ujemny.

Obwód prądu przemiennego z cewkami indukcyjnymi

Cewki indukcyjne przeciwstawiają się zmianie prądu przez nie, a nie rezystory, które przeciwdziałają przepływowi prądu. Oznacza to, że gdy prąd jest zwiększany, indukowane napięcie próbuje przeciwstawić się tej zmianie prądu poprzez obniżenie napięcia. Spadek napięcia na cewce jest proporcjonalny do szybkości zmian prądu.

Obwód prądu przemiennego z cewkami indukcyjnymi

Obwód prądu przemiennego z cewkami indukcyjnymi

Dlatego, gdy prąd osiąga maksymalną wartość szczytową (brak szybkości zmiany kształtu), chwilowe napięcie w tej chwili wynosi zero, a odwrócenie ma miejsce, gdy prąd osiąga wartość szczytową zerową (maksymalna zmiana jego nachylenia), jak pokazano na rysunku . Nie ma więc rozpraszania mocy netto w obwodzie prądu przemiennego cewki indukcyjnej.

Zatem chwilowa moc cewki indukcyjnej w tym obwodzie jest zupełnie inna niż w obwodzie prądu stałego, w którym jest w tej samej fazie. Ale w tym obwodzie jest on oddalony o 90 stopni, więc moc jest czasami ujemna, jak pokazano na rysunku. Moc ujemna oznacza, że ​​moc jest uwalniana z powrotem do obwodu, gdy pochłania ją w pozostałej części cyklu. Ta opozycja zmiany prądu nazywana jest reaktancją i zależy od częstotliwości obwodu roboczego.

Obwód prądu przemiennego z kondensatorami

DO Kondensator sprzeciwia się zmianie napięcia, które jest niepodobne do cewki, która przeciwstawia się zmianie prądu. Dostarczając lub pobierając prąd, dochodzi do tego rodzaju opozycji, a prąd ten jest proporcjonalny do szybkości zmiany napięcia na kondensatorze.

Obwód prądu przemiennego z kondensatorami

Obwód prądu przemiennego z kondensatorami

Tutaj prąd płynący przez kondensator jest wynikiem zmiany napięcia w obwodzie. Dlatego prąd chwilowy wynosi zero, gdy napięcie osiąga wartość szczytową (brak zmiany nachylenia napięcia), a maksymalny, gdy napięcie jest równe zeru, więc moc również zmienia się w cyklach dodatnich i ujemnych. Oznacza to, że nie rozprasza energii, ale po prostu ją absorbuje i uwalnia.

Zachowanie obwodu prądu przemiennego można również przeanalizować, łącząc powyższe obwody, takie jak RL, RC i Obwody RLC szeregowo, jak również w kombinacjach równoległych. Równania i wzory powyższych obwodów są wyłączone w tym artykule, aby zmniejszyć złożoność, ale ogólna idea polega na podaniu podstawowej koncepcji obwodów elektrycznych.

Mamy nadzieję, że zrozumiałeś te podstawowe obwody elektryczne , i chciałbym mieć dalsze praktyczne doświadczenie w zakresie różnych obwodów elektrycznych i elektronicznych. W przypadku jakichkolwiek wymagań skomentuj w sekcji komentarzy podanej poniżej. Jesteśmy zawsze gotowi, aby pomóc Ci poprowadzić Cię w tym konkretnym, wybranym przez Ciebie obszarze.

Kredyty fotograficzne