Общи понятия
Електрически принципи, визуализирани анимирано и интерактивно: променяш параметрите с плъзгачи и виждаш ефекта веднага. Без изолирани формули — всичко във визуален контекст.
Основни величини и компоненти
Интензитет (ток)
Токът = дебитът на електрическия заряд през проводник
Ток I
8 A
1 A
1 C/s
I = Q / t
Електрическият ток I = колко заряд (електрони) преминава за секунда през проводник. I = Q/t; единица: Ампер (A); 1 A = 1 C/s. Увеличаваш I → електроните текат по-бързо.
Напрежение
Напрежението = потенциалната разлика, която „избутва” тока (като налягането на водата)
Напрежение U
12 V
1 V
1 J/C
Напрежението U = разликата в електрическия потенциал между две точки; то е „налягането”, което избутва тока (аналогия: разликата във височината на водата). Единица: Волт (V); 1 V = 1 J/C.
Съпротивление
Противопоставя се на преминаването на тока; при постоянно напрежение по-голямо R → по-малък ток
Съпротивление R
6 Ω
I = U/R
2.00 A
U
12 V
R = U / I = ρ · L / S
Съпротивлението R се противопоставя на тока. При постоянно U, I = U/R (двойно R → ток наполовина). R = ρ·L/S (нараства с дължината, намалява със сечението). Единица: Ом (Ω). Токът през R отделя топлина: P = I²·R.
Мощност
Енергията, консумирана за секунда: P = U · I
Мощност P
60 W
P = U · I · 1 W = 1 V · 1 A
Мощността P = енергията, консумирана за секунда = произведението на напрежението и тока (площта U×I). Единица: Ват (W). Крушката свети по-силно, когато P нараства.
Закон на Ом
Промени напрежението и съпротивлението; токът тече по-бързо или по-бавно
Ток I = U / R
2.00 A
Мощност P = U · I
24 W
I = U / R · P = U · I
Частиците текат по-бързо, когато токът е по-голям. При по-малко R или по-голямо U → I нараства.
Триъгълник на мощностите
Как видимата мощност се разделя на активна (P) и реактивна (Q) в зависимост от cos φ
Активна P
8.5 kW
Реактивна Q
5.3 kVAr
Видима мощност S
10 kVA
P = S · cos φ (kW, полезна) · Q = S · sin φ (kVAr, реактивна) · S = √(P² + Q²) (kVA). По-малък cos φ → повече безполезна реактивна мощност.
Честота и период
Колко трептения в секунда прави едно променливо напрежение
Честота f
2 Hz
Период T = 1/f
0.50 s
Честотата (Hz) = броят цикли в секунда; периодът T = 1/f. Мрежата в Румъния: 50 Hz (T = 20 ms).
Индуктивност (Henry)
Бобината се противопоставя на промяната на тока; напрежението е дефазирано с +90°
U_L = L · di/dt · 1 H = 1 V·s/A
Бобината складира енергия в магнитно поле и се противопоставя на промяната на тока. При c.a. напрежението на бобината е дефазирано с +90° преди тока. Индуктивността се измерва в Henry (H).
Капацитет (Farad)
Кондензаторът се зарежда и разрежда експоненциално (времеконстанта τ = R·C)
τ = R · C
1.0
Заряд
0 %
Кондензаторът складира заряд: Q = C · U. Зарежда се експоненциално с времеконстанта τ = R · C (при 5τ е ~99 % зареден). Капацитетът се измерва в Farad (F).
Магнитно поле
Кръговото поле около проводник, през който тече ток
Токът поражда кръгово магнитно поле около проводника; интензитетът нараства с тока. Посока: правилото на дясната ръка (палецът = токът, пръстите = полето).
Променлив → постоянен ток и измерване
Изправител — AC → CC
Преобразуване на променливия ток в постоянен
Трансформатор (изменя амплитудата според отношението на навивките) → изправителен мост (4 диода) → филтриращ кондензатор → постоянно напрежение.
Трансформаторът изменя напрежението според отношението на навивките: U_вторичен = U_първичен / n. Мостът (4 диода) обръща отрицателните полупериоди; кондензаторът „запълва” празнините (филтриране). По-голям кондензатор → по-малка пулсация.
Волтметър и Амперметър
Как се свързват правилно — и какво се случва, когато сгрешиш
Какво измерваш
Свързване
✓ Правилно. Волтметърът се свързва ПАРАЛЕЛНО с консуматора; амперметърът ПОСЛЕДОВАТЕЛНО.
Волтметър = голямо съпротивление, ПАРАЛЕЛНО (измерва напрежението на клемите). Амперметър = малко съпротивление, ПОСЛЕДОВАТЕЛНО (токът минава през него). Размяната им е класическата грешка.
Законите на Кирхоф
Законите на Кирхоф
Как се разпределят токовете и напреженията последователно и паралелно
I (total)
0.40 A
U1 / U2
4.0 / 8.0 V
I (comun)
0.40 A
Закон за напреженията (KVL): по контура, U = U1 + U2. Последователно токът е същият, а напрежението се разпределя пропорционално на R.
Последователно: общ I, U се разпределя (U = U1 + U2 — KVL). Паралелно: обща U, I се разпределя (I = I1 + I2 — KCL).
Генератори последователно и паралелно
Как се променят напрежението и токът, когато свържеш няколко източника
Общо напрежение
24 V
Последователно (+ към −): напреженията се СЪБИРАТ → U = U1 + U2. Наличният ток остава същият. (Напр.: 2 батерии по 1,5 V последователно = 3 V.)
Последователно = напреженията се събират (токът е непроменен). Паралелно = напрежението остава, но нараства максималният ток / автономията. При паралелно свързване източниците трябва да имат еднакво напрежение (иначе се появяват изравнителни токове).
Трифазна система
Трифазни синусоиди
Трите фази на 120° и токът през неутралата, когато ги небалансираш
Балансирано — токът през неутралата ≈ 0 (трите се компенсират векторно).
При равни амплитуди сумата на трите синусоиди, дефазирани на 120°, е нула → неутралата не е натоварена. Виж страницата „Трифазен баланс” за изчислението.
Трифазни фазори (дефазиране 120°)
Трите напрежения като въртящи се вектори, дефазирани на 120° — симетрична система
Симетрична система (отмествания 120° / 240°) — векторната сума на трите ≈ 0 (взаимно се компенсират).
Векторна сума (резултанта)
0 V
резултанта = U_фаза × |R⃗ + S⃗ + T⃗| · U_фаза = 230 V · симетрично (120°) → 0
Трите фази R/S/T са вектори (фазори) с еднаква дължина, отместени на 120°. Премести отместването на S/T и наблюдавай как векторната им сума (резултанта) расте от нула. Това е демонстрация на компенсирането при 120°: в реална мрежа отместването е фиксирано на 120°, а токът през нулата идва от неравномерни товари по фазите (виж страницата „Трифазен баланс"), а не от промяната на ъгъла.
Звезда (Y) — Триъгълник (Δ)
Двата начина на свързване на една трифазна система
Трифазен консуматор — 3 намотки (напр. двигател)
Фазово напрежение (L–N)
230 V
Линейно напрежение (L–L)
400 V
Напрежение на намотката
230 V
Различава се само напрежението на намотката: звезда = 230 V · триъгълник = 400 V
Звезда (Y): всяка намотка е свързана между фаза и неутрала → вижда фазовото напрежение = 230 V (= U_линейно / √3). Линейният ток = токът през намотката.
Мрежовите напрежения са фиксирани и стандартни: 230 V между фаза и неутрала, 400 V между фазите (U_линейно = √3 × U_фазово). При звезда/триъгълник се променят НЕ тези напрежения, а колко напрежение достига до всяка намотка: в звезда 230 V (фаза–неутрала), в триъгълник 400 V (фаза–фаза). Затова пускането ЗВЕЗДА-ТРИЪГЪЛНИК: пускаш в звезда (намотката получава само 230 V → намален пусков ток), после превключваш на триъгълник за пълна мощност.
Защити
Криви на MCB — B / C / D
Къде се задейства един прекъсвач: термично (претоварване) или магнитно (късо съединение)
Крива на задействане
Под 1,13 × In не се задейства. Между 1,13 × In и прага на кривата → термично (бавно). Над прага на кривата (B 3× · C 5× · D 10× In) → магнитно (моментно).
ДТЗ / тороид — остатъчен ток
Как една дефектнотокова защита „усеща” утечка на ток към земя
Праг на задействане: 30 mA
✓ Под прага — не се задейства
При нормална работа токът, който влиза по фазата (L) = токът, който излиза по нулата (N) → сумата в тороида = 0. Утечка към земя (допир, дефект на изолацията) отклонява част от тока → I_L > I_N; разликата (остатъчният ток) се отчита от тороида. При ≥ 30 mA ДТЗ се задейства (Art. 4.1.5.2.1).
Дискусия
Коментарите се модерират преди публикуване. Имейлът ти не се показва публично.