Pinge leidmise valem: põhimõisted, voolutugevuse ja takistuse kaudu leidmine

Erinevate seadmete vooluringide kavandamisel peab raadioamatöör tegema mõõtevahendite ja valemite abil täpseid arvutusi. Elektrotehnikas kasutatakse elektrienergia koguste arvutamiseks valemeid (pinge, takistuse, voolu jne valemid).

Üldine teave elektrivoolu kohta

Elektrivool on laetud osakeste (vabade elektronide) liikumise protsess, millel on suunavektor. Osakesed liiguvad elektrivälja tugevuse mõjul, millel on vektori suund. See väli teeb nende osakeste liigutamise tööd. Voolutugevus, pinge ja takistus mõjutavad elektrivälja tööd.

Füüsiline meel

Füüsilist tähendust mõistetakse jooksev töö saidilmis vastab tasu suurusele. Positiivne laeng liigub ühest punktist ühe potentsiaaliga teise ja potentsiaal selles punktis erineb eelmisest. Selle tulemusena tekib potentsiaalide erinevus, mida nimetatakse pingeks või EMF-iks (elektromootorjõuks).

Selle füüsilise protsessi täielikuks mõistmiseks ja stressi füüsilise tähenduse selgitamiseks on vaja teha analoogia toruga. Oletame, et toru täidetakse veega ja selle külge keeratakse kraan, et vesi ära juhtida. See toru on varustatud ka kraaniga vee täitmiseks võimsa pumbaga.

Analoogia demonstreerimiseks tuleb kraan täielikult avada, vesi hakkab välja voolama ja võib järeldada, et rõhk on ebaoluline. Teisel juhul ei ole tühjendusventiil täielikult avatud ja vesi kogutakse pumba abil. Torus tekib rõhk ja rõhk tõuseb. Pump, mis rõhku tekitab, on selles näites elektrivälja tugevus.

Elekter, kui seda ei kontrollita ega ole teadlik kahjulikust mõjust inimorganismile, võib tekitada palju probleeme alates seadmete põlemisest ja tulekahjudest ning lõpetades ohuga elule ja tervisele isik. Ohutus on igas valdkonnas väga oluline.

Kahjulik mõju inimesele

Elekter on väga ohtlik ja on õnnetuste põhjus. Raadioamatööre ähvardab elektrilöögi oht üsna sageli. Mõned raadioamatöörid kasutavad pinge kontrollimiseks sõrmi ja eiravad ettevaatusabinõusid. Enamik neist peab eluohtlikuks pinget alates 500 V ning 110 ja 220 ei ole tervisele kahjulikud. Väikese võimsusega vooluallikatest (madala võimsusega voolutrafo, kondensaator) saadud löögid ei ole nende arvates ohtlikud.

Elektriga töötamise ettevaatusabinõude kohaselt eksivad nad, kuid sellel teemal on ka teine ​​​​külg: iga inimese keha on individuaalne, sellel on erinevad parameetrid. Sellest väitest järeldub, et elektri surmavad omadused (pinge ja vool) on iga inimese jaoks individuaalsed. Mõnda võib tabada 36 V, teistesse aga 220 V ei tungi.

Elektri mõju inimorganismile sõltub mitmest tegurist: tugevusest ja sagedusest, ajast ja keha läbimise teekond, selle keha või kehaosa takistus, mille kaudu see voolab praegune.

Teadlased on leidnud, et südant mõjutava surmava voolu väärtus on üle 100 mA. Voolutugevus 50 mA kuni 100 mA põhjustab teadvuse kaotust, kui puudutate lühidalt pinda, mis juhib voolu. Kuni 50 mA voolutugevus võib põhjustada vigastusi, nagu trepist kukkumine, pinge all oleva juhtme lõdvenemine jne.

Mõju lüüasaamise tegurile sellel on ka inimkeha vastupanu. Iga indiviidi takistust on raske määrata ja selle vahemik on 30 kOhm kuni 200 kOhm. See väärtus sõltub paljudest teguritest: naha paksus, keha ja keskkonna niiskus, väsimus, neuro-emotsionaalne seisund, haigus ja muud tegurid. Vastupidavus väheneb järsult õhuniiskuse suurenemise ja märgades ruumides töötamise korral.

Eluohtliku pinge arvutamise valem, eeldades, et Rh = 2 kΩ ja I = 60 mA, näeb välja selline: U = I * R = 0,06 * 2000 = 120 V. Sellises olukorras võib ohtlikuks pingeks pidada 120 V ja üle selle.

Veel üks ohtlik omadus, millel on kahjulik mõju, on voolu sagedus. Kui sagedus suureneb, väheneb oht otseselt proportsionaalselt. Voolul on ka termiline efekt, seetõttu ei saa kõrgsageduslikke voolusid ohutuks pidada.

Elektrivigastusi nimetatakse elektrivigastusteks. Igaüks neist kannab endas väiksemat või suuremat ohtu. Kõige ohtlikumad on vigastused, mis on saadud elektrikaarest, mille kõrge temperatuur on 5 tuhat. kuni 12 tuhat kraadi Celsiuse järgi. Elektrivigastuste tüübid:

1. Elektrilised põletused tekivad siis, kui soojust rakendatakse inimkeha kudedele, mille kaudu vool liigub.
2. Põletatud nahapiirkonnad tekivad siis, kui see puutub otseselt kokku juhi pingestatud osaga. Kahjustatud piirkond muutub halliks või kahvatuhalliks.
3. Naha metalliseerimine - naha immutamine metalliosakestega lühise või keevitamise ajal.
4. Mehaaniline kahjustus - spontaanne lihasspasm, mis viib kukkumiseni. Kukkumisel tekivad luumurrud, verevalumid, liigeste nihestused jne.
5. Elektroftalmia - elektrikaare kiirgusega kokkupuutel silmade limaskesta põletik.

On ka teist tüüpi vigastus - elektrilöök. Seda tüüpi lüüasaamist võib tinglikult jagada 5 rühma: ilma teadvusekaotuseta; teadvusekaotusega, mis on seotud südametegevuse häiretega või ilma selleta; kliiniline surm ja elektrišokk.

Ühikud

Elektrivälja töö laengu liigutamiseks mõõdetuna J (Joule), laeng C (coulomb). Nii näidatakse pinget või selle mõõtühikut: nende suuruste suhet (töö nihkega sisse J elektrilaengule C) ja on potentsiaalide erinevus, mõõdetuna voltides (V) ja tähistatud U. Potentsiaalne erinevus on järgmine:

1. Muutuv (amplituud ja polaarsus muutuvad ajas, olenevalt iseloomulikust sagedusest).
2. Konstantne (sellel on konstantne amplituudi väärtus ja polaarsus on konstantne väärtus).

Ja ka mõõtühikutel on eesliited, näiteks kV (kilovolt = 1000V) ja MV (megavolt = 1000000V). Seal on väga madalad väärtused, näiteks mV (millivolt = 0,001 V).

Vahelduv- ja alalisvooluahelad

Vahelduv- ja alalisvooluahelates on U-l erinevad omadused ja see avaldab juhtidele erinevat mõju. Püsipinge puhul kehtivad selle omaduste arvutamise seadused, kuid muutuja puhul on näitajate arvutamise meetodid märgatavalt erinevad. Vaatame lähemalt kõiki erinevusi ja sarnasusi.

Vooluahelate arvutamine ja analüüs viiakse läbi Ohmi seaduse alusel: vooluringi täisvool on otseselt võrdeline pingega ja pöördvõrdeline ahela ja toiteallika takistuste summaga.

Seaduse tagajärg tingimusel, et elektriallika sisemist takistust eiratakse: vooluahela sektsiooni voolutugevus on otseselt võrdeline EMF-iga ja pöördvõrdeline selle sektsiooni takistusega.

Ohmi seaduse kirjutamine, millest tuleneb pinge, voolu ja takistuse valem: I = U / (Rts + Rvn), kus I on voolutugevus, U on EMF, Rts on vooluahela takistus, Rvn on allika sisetakistus toitumine.

Voolutugevuse valem läbi takistuse ja pinge: I = U / Rts.

Elektrivoolu pinge valem: U = I * Rts.

Võimsuse arvutamiseks peate U korrutama I-ga: P = U * I = U * U / R, kus P on võimsus.

Vahelduvvoolu ühefaasiline pinge

Vahelduvvooluahelates toimuvad täiesti erinevad nähtused ja protsessid, nende jaoks kehtivad muud seadused. On olemas järgmised peamised tüübid:

1. Hetkeline (potentsiaalne erinevus kindlal ajaintervallil: u = u (t)).
2. Amplituudi väärtus (hetkelise U maksimaalne väärtus ajahetkel: u (t) = Um * sin (wt + f), kus w on nurksagedus, t on konkreetne ajahetk ja f on algväärtuse nurk pinge faas).
3. Keskmine väärtus (sinusoidi puhul on null).
4. Ruutkeskmine - Uq (U kogu võnkeperioodi ja sinusoidi jaoks on kujul: Uq = 0,707 * Um).
5. Keskmine sirgendatud - Uv (mooduli keskmine väärtus U: Um on ligikaudu võrdne 0,9 * Uq).

3-faasilistes vooluahelates eristatakse kahte tüüpi pingeid: lineaarne (faas-faas) ja faas (faas-null). "Delta" ahelasse ühendamisel on faas ja lineaarne U võrdsed. "Tähe" ühenduse korral on faasiühendus 1,732050808 korda väiksem kui lineaarne.

Soovitused seadme valimiseks

Arvutuste tegemiseks on vaja mõõta elektrienergia koguste väärtusi. On olemas spetsiaalsed seadmed, mis aitavad teha täpseid arvutusi. Potentsiaalide erinevuse mõõtmiseks kasutatakse voltmeetrit.

Voltmeeter (volt on EMF-i mõõtühik, meeter - ma mõõdan) on seade EMF-i mõõtmiseks vooluringis, mis on ühendatud paralleelselt mõõtmispiirkonnaga.

Konkreetse juhtumi puhul on vaja kasutada üht või teist seadet. Täpsemate arvutuste tegemiseks ostetakse kõrge täpsusklassiga seadmeid. Voltmeetri klassifikatsioon:

1. Tööpõhimõte: elektromehaaniline (lüliti) ja elektrooniline.
2. Eesmärk: alalis- ja vahelduvvool, impulss, selektiivne ja universaalne.
3. Disain: tahvelplaat, kaasaskantav ja statsionaarne.

Analoog elektromehaaniline voltmeeter omab suuri mõõtmisvigu kõrge takistusega ahelates, kuid on end tõestanud madala takistusega ahelates ja täiendamise võimaluses (suurendab U mõõteväärtusi täiendava takisti tõttu).

Alaldi voltmeeter sellel on kõrgem täpsusklass. Koosneb mõõteseadmest endast (omab alalisvoolu tundlikkust) ja alaldi seadmest. Need ei ole suurte vigade tõttu väga levinud ja neid kasutatakse signalisatsiooniseadmetena (U ligikaudne väärtus).

Digitaalsed voltmeetrid kasutatakse kombineeritud multimeetrites. Seadme klemmidele (mõõtesondidele) sisenev pinge muundatakse signaaliks analoog-digitaalmuunduri (ADC) abil. See kuvatakse digitaalsel ekraanil. Seda tüüpi seadet kasutatakse laialdaselt selle suure täpsuse ja mitmekülgsuse tõttu.

Impulss-voltmeeter tuleb kasutada impulsssignaalide ja üksikute impulsside amplituudide mõõtmisel.

Faasitundlike voltmeetrite peamine rakendusala on primaarharmooniku komplekspinge kvadratuurkomponentide (kujutletava ja reaalosa olemasolu) mõõtmine. Need on tavaliselt varustatud kahe indikaatoriga kujuteldavate ja tegelike osade tuvastamiseks. Neid kasutatakse laialdaselt AFC (amplituud-faasikarakteristiku) mõõtmisel osade ja häälestusvõimendite valimisel.

Alalisvoolu nimipinge mõõtmiseks kasutatakse B2 alarühma voltmeetreid (alalispinge voltmeetrid), samuti B7 (universaalne).

Vahelduvpinge määramiseks on vaja kasutada seadmeid alarühmast B3 või universaalset tüüpi (B7). Kuid need voltmeetrid kasutavad sageli spetsiaalseid muundureid vahelduvpingelt alalispingele.

B3 ja B7 arvutatakse ainult RMS pinge jaoks.. Nendes elektrilistes mõõteseadmetes on võimalik kasutada detektoreid (muundureid): tipp-, alaldi- ja ruutmõõteseadmeid. Parim variant on voltmeeter ruudukujulise seaduse detektoril, samas kui mõõdetud väärtus väljastatakse otse ilma konversioonita. Tipp- ja alaldidetektorite mõõteriistad arvutavad väärtused ümber, vähendades sellega mõõtmistäpsust. Perioodilise mitteharmoonilise pinge mõõtmiseks valitakse ruudukujulise detektori voltmeeter.

Seega, pinge arvutamisel on elektrotehnikas oluline roll. Elektrivoolu vahelduv- ja konstantsete ahelate arvutused erinevad oluliselt, mille tulemusena on vaja kõigepealt kindlaks määrata voolu tüüp ja seejärel teha arvutused. Kuid elektriga töötamisel tuleb järgida ka ettevaatusabinõusid. Lõppude lõpuks põhinevad selle peamised sätted inimkonna kibedatel kogemustel.