Схемы электрических цепей

Графическое изображение электрических цепей затруднительно, а зачастую и практически невозможно. В связи с этим реальные электрические цепи изображают в виде электрических схем. Существует несколько видов таких схем: принципиальная; функциональная; структурная; схема замещения.

Принципиальная схема – это схема, в которой электро-технические устройства изображены в виде условных графических обозначений (согласно ГОСТ), как показано на рис.1.2.

Рис. 1.2 – Принципиальная схема переносного светильника: GB – аккумуляторная батарея; S – выключатель; FU – предохранитель; EL1 – лампа накаливания

Функциональная схема – это схема, которая несет информацию об основных функциональных элементах электрической цепи и связях между ними (Рис. 1.3). Обычно функциональные элементы изображают в виде прямоугольников с соответствующими надписями и обозначениями. Допускается изображать отдельные элементы условными графическими обозначениями, используемыми в принципиальных схемах.

Рис 1.3 – Функциональная схема переносного светильника: АБ – аккумуляторная батарея; S – выключатель; FU – предохранитель; ИС – источник света

Структурная схема определяет основные функциональные части электрической цепи или электротехнического изделия, их назначение и взаимосвязи (Рис 1.4). Такие схемы разрабатывают на начальных стадиях проектирования изделий. В дальнейшем ими пользуются для общего ознакомления с изделием.

Рис 1.4 – Структурная схема переносного светильника: АБ – аккумуляторная батарея; УК и З – устройство коммутации и защиты; ИС – источник света

Описанные выше схемы позволяют, в зависимости от потребностей, достаточно полно моделировать электрическую цепь с точки зрения принципа ее действия, назначения элементов или групп элементов и других свойств. Однако эти схемы неудобны для расчетов. Для этого используют схему замещения электрической цепи (ее еще называют расчетной схемой, см. Рис 1.5), в которой каждое устройство представляют с помощью идеализированных элементов. Таких элементов пять - три пассивных и два активных. О них будет идти речь в п. 1.3.

Расчетная схема характеризуется топологическими (геометрическими) параметрами, такими как ветвь, узел и контур. Дадим их определение.

Ветвь – это участок схемы, по которому протекает один и тот же ток. В ветви могут содержаться один или большее количество элементов схемы (Рис 1.5).

Узлом называют место соединения трех и более ветвей. Различают зависимые и независимые узлы. Независимыми являются узлы, отличающиеся от других узлов хотя бы одной ветвью. В схеме, приведенной на рис. 1.5, имеется два узла, из которых один является независимым, а первый или второй будут зависеть от того, какой будет выбран при расчетах.

Контур – любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям (Рис. 1.5). Различают зависимые и независимые контуры. Независимыми считаются контуры, отличающиеся от других контуров хотя бы одной ветвью. В схеме на рис. 1.5 имеется три контура, из которых только два являются независимыми. Контуры в схеме характеризуются направлением обхода, которое выбирается, исходя из удобства расчетов или произвольно.

Рис 1.5 – Схема замещения (расчетная схема) электрической цепи