Электрическая схема
Электрическая схема – это документ, который составлен из условных обозначений и изображений элементов объекта, действующих благодаря электрической энергии, и их взаимосвязей.
Электрические схемы делятся на:
- Структурные электрические схемы. Данные схемы отображают основные составляющие и дают общее представление о работе электрического изделия.
- Функциональные электрические схемы. Данные схемы отображают функциональные связи между элементами электрического изделия, раскрывая сущность и давая представление о его возможностях.
- Принципиальные электрические схемы. Данные схемы отображают электромагнитные, магнитные и электрические связи составляющих изделия и их параметров.
- Монтажные электрические схемы. Данные схемы отображают расположение составляющих электрического изделия снаружи и внутри объекта.
- Кабельные планы. Данные схемы отображают марки и расположение электрических кабелей и проводов.
- Топологические электрические схемы. Данные схемы отображают расположение компонентов электрического изделия.
- Мнемонические электрические схемы. Данные схемы отображают реальное состояние положения коммутационной аппаратуры на изделии.
Коммутационная аппаратура – это аппаратура, которая используется для отключения и включения тока в нескольких или в одной электрической цепи.
Методы и способы анализа электрических схем
Все методы анализа электрических схем делятся на три группы:
- Численные методы. Данные методы анализа основаны на приближенных способах решения дифференциальных и алгебраических уравнений. Преимуществом таких методов является возможность решения любой задачи по расчету схемы с высокой точностью, недостаток методов заключается в малой наглядности.
- Графические методы. Данные методы анализа реализуются посредством геометрического построения, которое осуществляется на основе заданных параметров. Преимущества метода заключается в его наглядности и удовлетворительной точности.
- Аналитические методы. Данные методы анализа основаны на том, что характеристика составляющей электрического изделия может быть выражено аналитической функцией. Недостаток методов - относительно низкая наглядность, а преимущество - получение общих расчетных зависимостей.
Помимо того, на практике часто используются комбинированные методы, которые представляют собой совокупность двух и более методов разного вида.
При проектировании электрических объектов в настоящее время чаще всего используются следующие способы: метод ориентированных графов, метод контурных токов и узловых потенциалов, метод четырехполюсника, метод эквивалентных схем.
Способ эквивалентных схем чаще всего применяется при анализе усилительных схем. Данный способ основан на замене усилительного элемента электрической схемы эквивалентной схемой, которая состоит из двухполюсных пассивных составляющих и управляемых источников напряжения или тока. После этого задача анализа схемы заключается в анализе цепи с двухполюсными элементами при помощи метода контурных токов, уравнений Кирхгофа или узловых потенциалов. Благодаря методу эквивалентных схем можно получить выражения, которые в дальнейшем используются для расчета вторичных параметров схемы и исследования частотных зависимостей. Этот метод подходит для анализа простых схем, так как если его использовать для сложных, то расчеты становятся слишком объемными.
Метод четырехполюсника основан на представлении сложной усилительной электрической схемы (с двумя выходными и входными зажимами) в виде четырехполюсника, но при этом сам четырехполюсник заменяется более простыми соединениями. Основным преимуществом данного метода является то, что для его осуществления не требуется использование замещения эквивалентных схем. Основной недостаток метода заключается в необходимости регулярности соединения для его применения.
Используя обобщенные методы анализа электрических схем, можно получать матрично-векторные параметры электрической схемы. Необходимые вторичные параметры, напряжения и токи определяются посредством матрицы проводимости или сопротивления рассматриваемой схемы.
Метод ориентированных графов применяется с целью адекватного представления электрической схемы, обладающей определенной структурой. Сам ориентированный граф состоит из большого количества вершин и направленных ветвей. Процесс перехода от исходной схемы к ориентированному графу происходит на основе, основываясь на уравнениях составляющих схемы, а также зависимостей между напряжениями и токами. Необходимые функции исследуемой схемы получают посредством последовательного преобразования графа к эквивалентной ветви или при помощи формул передачи графа.
