Основные элементы электроники

В подавляющем большинстве случаев электронные устройства, которые выполняют те или иные функции, являются не монолитными, а составленными из целого ряда отдельных деталей, которые соединены между собой по определенной, разработанной конструкторами, принципиальной схеме. То, какие именно электронные компоненты в том или ином устройстве применяются, зависит от целого ряда факторов, среди которых ведущую роль играет его функциональное назначение, сложность конструкции и та среда, в которой оно будет использоваться.

Те, кто изучал основы электроники, отлично знают, что под радиоэлектронной аппаратурой понимаются такие устройства или же их совокупности, для изготовления которых применяются разнообразные электронные компоненты. При этом среди них центральное место занимают функциональные элементы электроники, которые есть в абсолютно любой конструкции такого рода.

Все электронные компоненты

, которые применяются в каких-либо устройствах, чаще всего изготавливаются в заводских условиях на основе определенных стандартов и технических условий, а также обладают законченной формой и определенным видом.

Конструктивные элементы

Те элементы, которые присутствуют в конструкции различного рода специализированных электронных устройств и применяются для того, чтобы механически соединять их отдельные элементы, а также направлять и передавать движение (например, планки, скобы, оси, шестерни, валы, колеса, подшипники и т.п.) принято именовать конструктивными элементами (или же конструктивными деталями).

Вспомогательные элементы

Существуют также и так называемые вспомогательные элементы электроники

. Их главной отличительной особенностью является то, что они сочетают выполнение электрических операций с механическими. Основы электроники гласят о том, что к таковым относятся реле, переключатели, штепсельные разъемы, электродвигатели. Строго говоря, вспомогательные элементы являются изделиями, относящимися к сфере точной механики.

Элементы электрических схем

Очень многие электронные компоненты относятся к третьей категории компонентов, которые являются составными частями различных электрических схем. Специалисты нередко именуют их элементами схемы, а относятся к ним разнообразные электронные и полупроводниковые приборы, трансформаторы, катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы. Следует заметить, что они могут иметь довольно сложную конструкцию, однако при этом разделение на отдельные части, которые имеют самостоятельное функциональное назначение, не допускается.

Компоненты общего применения

Основы электроники гласят также о том, что в этой сфере широко распространены и так называемые компоненты общего применения, к которым относят конденсаторы, резисторы, а также отдельные виды моточных изделий.

Типовые элементы электроники

Поскольку элементы общего применения в силу своей высокой востребованности производятся в массовом порядке, они тщательно стандартизованы и нормализованы. Разработанная для их конструирования и изготовления нормативная документация содержит в себе размеры, качественные и технико-экономические показатели, которым эти изделия в обязательном порядке должны соответствовать. Эти

электронные компоненты конструкторы подбирают по характеристикам и параметрам, описывающим их свойства при различных условиях эксплуатации, в том числе и при неблагоприятных механических, климатических и температурных воздействиях.

Специальные элементы

Электронные компоненты, проектирование которых производится со строгим учетом особенностей тех электрических схем, в которых им придется функционировать, называются специальными. Они не подвергаются стандартизации и широкой нормализации.

Все элементы электроники

характеризуются целым набором различных электрических параметров. Среди них основными специалисты считают следующие: те, которые характеризуют стабильность, надежность и потери; те, которые позволяют оценить способность переносить длительные воздействия электрических нагрузок; те, которые определяют пределы допускаемых отклонений и номинальные значения их величин.

Электрические компоненты Википедия

Электронные компоненты Обозначение электронных компонентов на схемах Электронные компоненты

Электронные компоненты (радиодетали) — составляющие части электронных схем.

Просторечное название электронных компонентов^{[источник не указан 691 день]} — «радиодетали» появилось от того, что в начале XX века первым повсеместно распространённым, и при этом технически сложным для неспециалиста электронным устройством, стало радио. Изначально термин «радиодетали» означал электронные компоненты, применяемые для производства радиоприёмников; затем обиходное название распространилось и на остальные радиоэлектронные компоненты и устройства, уже не имеющие прямой связи с радио.

Классификация[ | ]

По виду ВАХ[ | ]

По виду вольт-амперной характеристики (ВАХ) (или по способу действия в электрической цепи) выделяют две группы электронных компонентов (ЭК):

• пассивные или
  линейные ЭК — ЭК, ВАХ которых имеет линейный характер;
• активные или нелинейные ЭК — ЭК, ВАХ которых имеет нелинейный характер.

Пассивными являются следующие ЭК:

Россия / Mail.ru Group corporate blog / Habr

Давайте поговорим о покупке электронных компонентов в интернете. Я собрал список интересных отечественных и зарубежных магазинов:

а) которые заточены под любителей DIY и делают свои собственные крутые продукты: конструкторы, модули, обучающие курсы и т.д.;

б) для профи, с широкой номенклатурой электронных компонентов.

Продолжение: Часть II: зарубежные магазины

Примечание: автор никак не связан с нижеперечисленными магазинами. Вся информация взята с официальных сайтов, либо является личными впечатлениями автора. Оценка количества позиций в ассортименте взята из запроса в Google.

Амперка, Москва

Ассортимент:

• ~600+ позиций.
• Arduino (оригинал) и совместимые платы.
• Одноплатники Raspberry Pi и BBC micro:bit.
• Шилды и модули, макетные платы, дисплеи, сенсоры, механика, радиодетали и т.п.
• Готовые наборы для начинающих.

Чем интересен магазин:

• Собственная линейка плат Iskra JS, программируемых на Javascript и механически совместимых с Arduino.
• Собственная линейка модулей Troyka с готовой обвязкой в стандартном форм-факторе, которые позволяют новичками собирать устройства без пайки на Arduino, Iskra или Raspberry Pi.
• Образовательные наборы для новичков с документацией на русском языке, в т.ч. Робоняша.
• Вики с примерами и видео.

ДКО «Электронщик», Москва

Ассортимент:

• Очень большой ассортимент — ~1.7 млн позиций, многое есть на складе.
• Пассивные компоненты: резисторы, конденсаторы, дроссели и т.д.
• Интегральные микросхемы.
• Датчики.
• Платы STM32, PIC32, ESP8266, Arduino, Raspberry Pi и др., программаторы, шилды и сопутствующие компоненты.

Магазин интересен хорошим ассортиментом микроконтроллеров и одноплатных компьютеров. Помимо вышеперечисленного продают в России линейку Onion, продукцию DFRobot.

Кварц, Москва

• Большой ассортимент радиодеталей — больше 30 000 позиций.
• Есть расходники, химия, инструменты, всевозможные кварцы.
• Советские радиодетали: радиолампы, измерительные головки и т.п.

Есть две розничные точки в Москве: одна в 4 автобусных остановках от м. Электрозаводская, вторая — прямо у метро Шоссе Энтузиастов. В магазине можно проконсультироваться.

Митинский радиорынок (актуально только для москвичей)

Несмотря на то, что бо́льшую часть площадей занимают торговцы айфонами и вейпами, а «дикий» рынок давно снесли, на Митинском ещё можно найти что-то интересное:

• На цокольном и первом этаже есть магазины «Профи» siriust.ru — там продают инструменты, паяльное оборудование, станки, расходники для DIY, наборы для творчества и др.
• Интересен весь цокольный этаж, здесь можно купить электронные компоненты, кабели, инструмент, электрику, химию, ферриты, ионисторы и т.д.
• А на самом верхнем, третьем этаже продают/покупают б/у радиодетали. Впрочем, там есть и павильоны, торгующие новыми компонентами, разъемами, аккумуляторами и т.д.

На рынок можно ехать и в выходные, только пораньше, по-моему, к пяти-шести вечера продавцы начинают расходиться. Недостаток рынка в том, что он находится за МКАДом и от метро идти далековато.

Чип и Дип, Москва

Плюсы и минусы:

• Очень-очень большой ассортимент — 85 000+ наименований, т.е. есть всё. Ходовое обычно в наличии, что-то — под заказ.
• Помимо компонентов в ЧиД продаётся инструмент, различные расходники, кабели на отрез, корпуса, блоки питания и так далее.
• Есть розничные точки в 21 городе России и одна в Минске. В магазинах хорошо оформленные витрины с компонентами, можно проконсультироваться у продавцов. Работают по выходным.
• Из предыдущего плюса следует минус: когда говорят о Чип и Дипе, всегда вспоминают про высокие цены — магазину нужно платить за аренду помещений.

На самом деле, не всё здесь дорого, рекомендую заранее сравнивать цены и смотреть по ситуации. Недавно купил у них держатель на 30 % дешевле, чем в Китае.

Freeduino, Кемерово

Freeduino — это open source, полностью Arduino-совместимые платы и шилды. На сайте можно купить их в готовом виде и в виде наборов для сборки. Есть интересные штуки, например, Freeduino MaxSerial — Arduino с RS-232 интерфейсом.

Ekits.ru, Мapий Эл, г. Звeнигoвo

Магазин предлагает не только хороший выбор радиодеталей, микросхем, инструментов и материалов, но и готовые модули: управление освещением, термостаты, модули зарядки и т.д.

iarduino.ru, Москва

Ассортимент:

• ~400+ позиций.
• Arduino и совместимые платы.
• Одноплатники: ESP32, Omega2, Teensy и др.
• Шилды и модули, макетные платы, дисплеи, сенсоры, механика, БП, радиодетали и т.п.
• Наборы для начинающих.

Чем интересны:

• Собственная линейка модулей Trema для сборки проектов на Arduino без пайки.
• Свои наборы роботов, шагающих и колёсных.
• Уроки, вики и видео.

Прочие

Одной строкой:

• Бурый медведь — специализированный магазин кабелей и разъёмов, а также инструмента к ним.
• Вольтмастер — радиодетали, компоненты, микроконтроллеры; есть магазины в Самаре, Томске и Ростове-на-Дону.
• Дельта, г. Новокузнецк — компоненты, микроконтроллеры, наборы для сборки; есть розничный магазин.
• Исток2 — радиолампы почтой.
• Контест — большой ассортимент радиодеталей, многое, к сожалению, под заказ.
• МастерКит — производитель электронных конструкторов, есть модули, обучающие наборы, Arduino, Raspberry Pi.
• Мешок — аукцион б/у вещей для б.СССР, например, если нужно что-нибудь советское.
• МЭЛТ — производитель ЖК-дисплеев с поддержкой кириллицы.
• ПАКПАК — в основном инженерные конструкторы, но есть Arduino, Raspberry Pi и аксессуары.
• Промэлектроника — хороший ассортимент радиодеталей, есть магазин в Екатеринбурге.
• Терраэлектроника — дистрибьютор Farnell; большой ассортимент, но в основном под заказ. Интересное: DIY-раздел, средства разработки.
• Элтех — более 15 000 наименований, но ориентирован, скорее, на профессионалов.
• Феррит — ферриты в Санкт-Петербурге.
• Тиксер — есть как радиодетали, так и Arduino, Raspberry Pi и другие микрокомпьютеры.

Ещё почитать

Продолжение: Часть II: зарубежные магазины

Пост подготовлен DIY-сообществом Mail.ru. Подписывайтесь на наш Youtube-канал и на канал в Telegram (ретрансляция в группу ВК).

Где применяются электрические компоненты?

ТОП 10:

Электрические компоненты являются обязательной частью всех ваших электронных проектов. Вроде бы достаточно просто? Естественно, вы должны использовать какие-то средства для того, чтобы контролировать поток электричества, например как у реостата, который регулирует яркость освещения в комнате. Электричество просто-напросто запитывает энергией потребителей, таких как, скажем, акустические колонки. Другие же компоненты, которые называются сенсорами, служат для детектирования чего-либо (например света или тепла) и последующей генерации тока для ответной реакции, например включения сигнализации. В этом разделе вы познакомитесь только с основными электрическими компонентами; главы же 4 и 5 содержат намного более обширный материал.   Контроль над электричеством Электрические компоненты, или, как их еще называют, радиоэлементы, могут служить для того, чтобы контролировать электричество. Например, ключ соединяет электрическую лампочку с источником тока. Для того, чтобы разъединить их и, таким образом, выключить лампочку, нужно просто переместить ключ, создав разрыв цепи. Можно упомянуть и другие элементы, служащие для контроля электричества: резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы. Намного больше информации вы сможете найти в главе 4.   Полный контроль над электричеством (ИС) Интегральные микросхемы (ИМС, или просто — ИС) представляют собой компоненты, содержащие целую группу миниатюрных компонентов (резисторов, транзисторов, диодов, о которых вы прочтете в главе 4) в одном корпусе, который ненамного больше по размерам, чем один обычный радиоэлемент. Благодаря тому, что каждая ИС включает множество других компонентов, она одна может делать ту же работу, что и сразу несколько индивидуальных элементов.   Причуды полупроводников Транзисторы, диоды, светоизлучающие диоды (СИД), интегральные схемы и другие электронные устройства состоят из полупроводников, а не проводников. Полупроводником называется материал, такой как кремний, свойства которого имеют общие черты как с проводниками, так и с изоляторами. Кремний — довольно важная штука в электронике. Фактически его именем даже назнали целую долину в Калифорнии. В свободном состоянии кремний проводит ток очень слабо, но при добавлении других веществ, например боpa и фосфора, становится проводником. Если добавляется фосфор, то кремний принимает форму полупроводника так называемого «n»-типа, если же используется бор, то он становится полупроводником «р»-типа. Полупроводник «n»-типа имеет больше электронов, чем обычный полупроводник, а полупроводник «р»-типа, соответственно, меньше. Когда области полупроводника, сод ержащие бор и фосфор, располагаются в кремнии рядом друг с другом, получается так называемый «рn»-переход. В таком переходе ток течет только в одном направлении. Диоды — элементы, которые служат для преобразований переменного тока в постоянный с помощью течения тока, проходящего в одним напранлении, — как раз и представляют собой сегмент, состоящий из «pn»-перехода. Под воздействием света «pn»-переход генерирует электрический ток; это свойство используется в солнечных батареях. С другой стороны, если пропустить через переход электрический ток, то выделится свет, так работают светоизлучающие диоды (СИД).   В транзисторах используются переходы с тремя прилегающими областями с добавленными примесями. К примеру, одна с фосфором, вторая с бором, третья снова с фосфором, т.е. получается структура типа «npn». Ток в любом случае подастся на среднюю область(так называемая база). В большинстве электронных проектов вы будете работать с компонентами, сделанными из полупроводников, такими как транзисторы, диоды и интегральные схемы. Именно полупроводниковая технология позволила значительно уменьшить размеры электронных устройств и создать, в частности, карманные компьютеры и радиоприемники.   Примером интегральной схемы может служить аудиоусилитель. Такой усилитель можно использовать, чтобы увеличить мощность аудиосигнала. Например, если у вас есть микрофон, его выходной сигнал проходит через аудиоусилитель и становится достаточно мощным для того, чтобы быть услышанным из акустических колонок. Есть еще один тип ИС, широко использующийся в электронных проектах: микроконтроллер. Это такой тип электронной ИС, который может быть запрограммирован для управления сложными устройствами, например, роботами. Мы дойдем до обсуждения микроконтроллеров в главе 13.   

Электрический элемент — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Электрическим элементом называют конструктивно-завершённое, изготовленное в промышленных условиях изделие, способное выполнять свои функции в составе электрических цепей.

Основные параметры электроэлементов[править | править код]

Номинальные значения величин[править | править код]

Класс точности[править | править код]

Допустимое отклонение (или класс точности) характеризует допустимое отклонение величины от номинальной и не является показателем качества электроэлемента. Ряды допустимых отклонений описаны в ГОСТ 9664-61: ±5, ±10 и ±20 являются наиболее часто используемыми.

Пределы допустимых отклонений указываются в процентах от номинальной величины.

Электрическая прочность[править | править код]

Способность элемента выдерживать электрические нагрузки без потери работоспособности характеризуется следующими параметрами:

• Рабочее напряжение U_раб — это максимальное напряжение, при котором при нормальных условиях элемент может находиться в течение гарантированного срока службы.
• Номинальное напряжение U_н.
• Напряжение пробоя или пробивное напряжение U_пр — это минимальное напряжение, при котором происходит пробой изоляции.
• Испытательное напряжение U_исп показывает максимальное напряжение, в котором элемент может находиться в течение от нескольких секунд до минуты. Используется при перенапряжении.

Мощность[править | править код]

Номинальная мощность P_н — это максимально допустимая мощность, которую элемент может рассеивать в течение гарантированного срока службы при нормальных условиях. Как правило, этот параметр указывается для резисторов, так как именно они предназначены для поглощения электрической энергии.

Потери[править | править код]

Потери существуют в любом электрическом элементе:

• Потери на активном сопротивлении.
• Диэлектрические потери на поляризацию из-за несовершенства диэлектрика.
• Потери на сопротивление, носимое различными экранами, сердечниками деталей и т. п.
• Потери, наносимые различными нагрузками.
• Скин-эффект (поверхностный эффект) возникает при переменном токе в прямолинейном проводнике. Он уменьшает эффективную площадь проводимости проводника до кольцевой части поперечного сечения. Возникает вследствие расхождения линий магнитного поля.
• Эффект близости проявляет себя в близкорасположенных проводниках. Вследствие взаимного электрического взаимодействия между носителями заряда в проводниках (например, отталкивающая сила Кулона между электронами) возникает снижение эффективной площади сечения, и потери растут.

Эти потери зависят от частоты, характера проводника и от шероховатости поверхности (удлиняется путь тока и сопротивление растет). Параметры, характеризующие потери:

Термины добротности и тангенса угла потерь применяются для конденсаторов, индуктивностей и трансформаторов.

Стабильность[править | править код]

Стабильность параметров — есть способность электроэлемента сохранять свои свойства при воздействии внешних факторов, таких как температурные, механические воздействия (вибрация, удары), нестандартные климатические условия (повышенная температура, влажность или давление окружающей среды) и др.

Температурные воздействия[править | править код]

Температурные воздействия делятся на обратимые и необратимые. Непосредственно изменение характеристик элемента описывается температурными коэффициентами: ТКХ показывает изменение параметра Х при увеличении температуры T на один градус. αX=dXXdT{\displaystyle \alpha _{X}={\frac {dX}{X{dT}}}}.

αR=dRRdT{\displaystyle \alpha _{R}={\frac {dR}{R{dT}}}}

αC=dCCdT{\displaystyle \alpha _{C}={\frac {dC}{C{dT}}}}

αL=dLLdT{\displaystyle \alpha _{L}={\frac {dL}{L{dT}}}} В дополнение можно привести пример необратимого изменения параметра. Подобные изменения могут происходить по различным причинам, таким как старение или же нарушение условий эксплуатации.

• ТКНЕ — необратимое изменение ёмкости TKHE=dLL{\displaystyle TKHE={\frac {dL}{L}}},

где dT — приращение температуры, R — сопротивление, C — ёмкость, L — индуктивность.

Механические воздействия[править | править код]

Механические воздействия на электроэлемент приводят к катастрофическим отказам или вызывать нарушение герметичности. Отношение электроэлемента к механическим вибрациям характеризуется следующими свойствами:

• Вибропрочность — свойство электроэлемента противостоять разрушающему воздействию вибрации и после длительного воздействия сохранять способность к выполнению своих функций.
• Виброустойчивость — способность электроэлемента выполнять свои функции в условиях вибрации. Наиболее опасен резонанс.

Надёжность[править | править код]

Надёжность — это свойство элемента выполнять все заданные функции в течение требуемого времени при определенных условиях эксплуатации, и сохранение основных параметров в пределах заданных допусков. Надёжность характеризуется:

• Гарантийным сроком службы.
• Интенсивностью отказов λ(t), то есть отношением количества элементов n, отказавших в течение времени Δt, к произведению количества элементов n, работоспособных к началу промежутка, на длительность этого промежутка Δt. λ(t)=ΔnNn−1Δt{\displaystyle \lambda (t)={\frac {\Delta n}{N_{n-1}{\Delta t}}}} Для уменьшения интенсивности отказов можно использовать облегченный режим работы элементов.
• Вероятностью безотказной работы.

• ГОСТ 9664-61. Ряды допустимых отклонений физических величин.
• ГОСТ 12.1.012-90. Вибрационная безопасность. Общие требования.

Электрические цепи. Виды и составные части. Режимы работы

Различные элементы, соединенные проводниками электрического тока между собой, образуют электрические цепи. Перечень компонентов цепи может быть довольно большим. Существуют разные виды элементов цепи электрического тока: пассивные и активные, линейные и нелинейные и много других. Всю классификацию перечислить очень трудно.

Виды и составные части

Для работы цепи необходимо наличие соединительных проводников, потребителей, источника питания, выключателя. Контур цепи должен быть замкнут. Это является обязательным условием работы электрической цепи. Иначе ток в цепи протекать не будет. Не все контуры считаются электрическими цепями. Например, контуры зануления или заземления ими не признаются, так как в обычном режиме в них нет тока. Однако, по принципу действия они также являются электрическими цепями, так как в аварийных случаях в них протекает ток. Контур заземления и зануления замыкается с помощью грунта.

 

Внутренние и внешние электрические цепи

Для создания упорядоченного движения электронов, нужно наличие разности потенциалов между каким-либо участком цепи. Это обеспечивается при подключении напряжения в виде источника питания. Он называется внутренней электрической цепью. Остальные компоненты цепи образуют внешнюю цепь. Для задания движения зарядов в источнике питания против направления поля требуется приложить сторонние силы.

Такими силами могут выступать:

Напряжение в цепи может быть, как постоянным, так и переменным, в зависимости от свойств источника питания. По этому признаку в электротехнике электрические цепи разделяют на контуры цепей. Такое объяснение вида цепи упрощенное, так как закон изменения движения электронов намного сложнее.

Кроме упорядоченного движения, электроны задействованы в хаотичном тепловом движении. Чем выше температура материала, тем больше скорость хаотичного движения носителей заряда. Однако, такой вид движения не участвует в создании электрического тока.

От источника питания зависит и род тока, то есть свойства внешней цепи. Батарея элементов выдает постоянное напряжение, а разные обмотки генераторов или трансформаторов выдают переменное напряжение. Это зависит от внутренних процессов в источнике питания.

Внешние силы, создающие движение электронов, называются электродвижущими силами, которые характеризуются работой, выполненной источником для перемещения единицы заряда, измеряется в вольтах.

Практически в расчетах цепей применяют два класса источников питания:

1. Источники напряжения.
2. Источники тока.

В реальности такие идеальные источники не существуют, но практически их пытаются имитировать. В бытовой сети мы имеем напряжение 220 вольт с определенными нормированными отклонениями. Это является источником напряжения, так как норма дана именно на этот параметр. Значение тока не играет большой роли. На электростанции круглосуточно поддерживается постоянная величина напряжения, независимо от запросов.

Источник тока действует по-другому. Он поддерживает определенный закон движения электронов, а величина напряжения не имеет значения. В пример можно привести сварочный аппарат. Для нормального хода сварки необходимо поддерживать постоянное значение тока. Эту функцию выполняет инверторный электронный блок.

Сеть питания может быть, как переменной, так и постоянной. Это не играет большой роли. Важнее выдержать, например, параметр ЭДС.

Обозначения компонентов электрической цепи

Выключатель

Это устройство позволяет соединить потребитель с источником питания. При пользовании выключателем, на его контактах образуется искра. Она возникает из-за наличия емкостного сопротивления. Чтобы избежать искрения, в электрическую цепь добавляются дроссели, а в выключатель устанавливают контакты специального вида. Электрические цепи могут иметь и другие решения для предотвращения возникновения искры.

Проводники

Электрические провода чаще всего производят из алюминия или меди. Это объясняется низким удельным сопротивлением этих металлов, хотя стоимость их в последнее время повышается. На проводах при работе выделяется тепло, которое зависит от двух параметров:

1. Электрического тока.
2. Сопротивления участка цепи.

Электрический ток определяется необходимостью потребителя, поэтому изменять можно только удельное сопротивление, которое должно быть как можно ниже. Все металлы при уменьшении температуры уменьшают сопротивление, в результате чего снижаются потери энергии. Если взять полупроводники, то среди них есть образцы с отрицательным и с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Если сравнивать абсолютные значения сопротивления, то у металлов оно намного меньше.

Потребители

Все остальные компоненты электрической цепи, кроме перечисленных выше, считаются потребителями. Полезной нагрузкой является простая лампа накаливания, электродвигатель, нагревательное устройство. Параметры цепи слишком зависят от потребителей. Электрические цепи имеют обмотки трансформаторов, которые обладают большим индуктивным сопротивлением. Это отрицательно влияет на передачу электричества от источника.

Направление кроме тока может изменять и мощность. При этом энергия циркулирует в одну и в другую сторону. Такая мощность называется реактивной, и не выполняет полезной работы. Однако, она нагревает проводники и изменяет форму электрического сигнала. Поэтому в промышленных условиях целесообразно к электродвигателям параллельно подключать конденсаторы, которые будут компенсировать сопротивление с индуктивностью. В результате реактивная мощность замкнется внутри двигателя, и не выделит чрезмерного тепла в проводах.

Индуктивные потребители имеют важное свойство: они расходуют электроэнергию, которая превращается в магнитное поле и передается дальше.

В электронике существует множество разнообразных потребителей, которые можно разделить на классы:

• Активные потребители. Для своего функционирования им требуется наличие электрической энергии. От основной сети они практически не работают. К ним относятся транзисторы, микросхемы, тиристоры и много других видов, являющихся своеобразными электронными ключами. Электродвигатели имеют отличие в том, что работают непосредственно из сети питания.
• Пассивные потребители не нуждаются во внешнем источнике питания. Они пропускают через себя электрический ток особым образом. Например, полупроводники (тиристоры) начинают пропускать ток только при достижении определенной величины напряжения. Значит, они являются пассивными потребителями, и имеют нелинейные свойства пропускания тока. К таким же видам можно причислить диоды, пропускающие ток только в одну сторону. Другими словами, они имеют свойства вентиля. Также пассивными потребителями являются различные дроссели, конденсаторы, сопротивления. При наличии этих компонентов электрические цепи обретают необычные свойства. Например, контуры резонанса, состоящие из катушек и емкостей, применяют в виде фильтров для разной частоты волн.

Режимы электрической цепи

При подключении разного числа потребителей к источнику питания изменяется мощность, напряжение и ток, вследствие чего возникают различные режимы работы в цепи, и соответственно, компонентов, включенных в нее. Практически можно представить схему цепи в виде пассивного и активного двухполюсника. Это электрические цепи, соединенные с внешней частью двумя выводами с разной полярностью.

Особенностью активного двухполюсника является наличие источника электрического тока, у пассивного двухполюсника его нет. Популярными стали схемы замещения пассивных и активных элементов во время работы. Вид режима работы определяется свойствами элементов цепи.

Холостой ход

Это режим при отключенной нагрузке от питания при помощи ключа. В этом случае ток в цепи равен нулю. Напряжение достигает уровня ЭДС. Элементы цепи не работают.

Короткое замыкание

В этом случае выключатель на схеме замкнут, сопротивление равно нулю, соответственно, напряжение также равно нулю.

При применении двух рассмотренных режимов определяются свойства активного двухполюсника. При изменении тока в некоторых границах, зависящих от элемента цепи, нижняя граница всегда равна нулю. Этот элемент цепи начинает выдавать энергию в цепь. Также нужно знать, что если напряжение ниже нуля, это значит, что резисторами активного двухполюсника расходуется энергия источника, связанного по цепи, а также резерв самого прибора.

Номинальный режим

Такой режим необходим для создания технических свойств всей цепи и отдельных компонентов. В этом режиме свойства близки к величинам, указанным на компоненте, или в инструкции. Нужно учесть, что каждый прибор имеет свои параметры. Однако, три главных показателя есть у всех устройств – это напряжение, мощность и номинальный ток. Все компоненты электрических цепей также имеют эти показатели.

Согласованный режим

Этот режим применяется для создания наибольшей передачи активной мощности, передаваемой источником питания к потребителю. Когда производится работа в этом режиме, необходимо быть осторожным, во избежание выхода из строя части цепи.

Основные элементы цепи

Они применяются в сложных устройствах для проверки работоспособности:

• Ветвь. Это участок цепи с током одинаковой величины. Ветвь может иметь несколько последовательно соединенных элементов.
• Узел. Это место соединения нескольких ветвей.
• Контур. Это любой замкнутый участок цепи, имеющий несколько ветвей.

Похожие темы:

Электрический элемент — это… Что такое Электрический элемент?

Электрическим элементом называют конструктивно-завершённое, изготовленное в промышленных условиях изделие, способное выполнять свои функции в составе электрических цепей.

Основные параметры электроэлементов

Номинальные значения величин

Класс точности

Допустимое отклонение (или класс точности) характеризует допустимое отклонение величины от номинальной и не является показателем качества электроэлемента. Ряды допустимых отклонений описаны в ГОСТ 9664-61: ±5, ±10 и ±20 являются наиболее часто используемыми.

Пределы допустимых отклонений указываются в процентах от номинальной величины.

Электрическая прочность

Способность элемента выдерживать электрические нагрузки без потери работоспособности характеризуется следующими параметрами:

• Рабочее напряжение U_раб — это максимальное напряжение, при котором при нормальных условиях элемент может находиться в течение гарантированного срока службы.
• Номинальное напряжение U_н.
• Напряжение пробоя или пробивное напряжение U_пр — это минимальное напряжение, при котором происходит пробой изоляции.
• Испытательное напряжение U_исп показывает максимальное напряжение, в котором элемент может находиться в течение от нескольких секунд до минуты. Используется при перенапряжении.

Мощность

Номинальная мощность P_н — это максимально допустимая мощность, которую элемент может рассеивать в течение гарантированного срока службы при нормальных условиях. Как правило, этот параметр указывается для резисторов, так как именно они предназначены для поглощения электрической энергии.

Потери

Потери существуют в любом электрическом элементе:

• Потери на активном сопротивлении.
• Диэлектрические потери на поляризацию из-за несовершенства диэлектрика.
• Потери на сопротивление, носимое различными экранами, сердечниками деталей и т. п.
• Потери, наносимые различными нагрузками.
• Скин-эффект (поверхностный эффект) возникает при переменном токе в прямолинейном проводнике. Он уменьшает эффективную площадь проводимости проводника до кольцевой части поперечного сечения. Возникает вследствие расхождения линий магнитного поля.
• Эффект близости проявляет себя в близкорасположенных проводниках. Вследствие взаимного электрического взаимодействия между носителями заряда в проводниках (например отталкивающая сила Кулона между электронами) возникает снижение эффективной площади сечения, и потери растут.

Эти потери зависят от частоты, характера проводника и от шероховатости поверхности (удлиняется путь тока и сопротивление растет). Параметры, характеризующие потери:

Термины добротности и тангенса угла потерь применяются для конденсаторов, индуктивностей и трансформаторов.

Стабильность

Стабильность параметров — есть способность электроэлемента сохранять свои свойства при воздействии внешних факторов, таких как температурные, механические воздействия (вибрация, удары), нестандартные климатические условия (повышенная температура, влажность или давление окружающей среды) и др.

Температурные воздействия

Температурные воздействия делятся на обратимые и необратимые. Непосредственно изменение характеристик элемента описывается температурными коэффициентами: ТКХ показывает изменение параметра Х при увеличении температуры T на один градус. .

• Температурный коэффициент емкости или ТКЕ

• Температурный коэффициент индуктивности или ТКИ

В дополнение можно привести пример необратимого изменения параметра. Подобные изменения могут происходить по различным причинам, таким как старение или же нарушение условий эксплуатации.

• ТКНЕ — необратимое изменение емкости

где dT — приращение температуры, R — сопротивление, C — ёмкость, L — индуктивность.

Механические воздействия

Механические воздействия на электроэлемент приводят к катастрофическим отказам или вызывать нарушение герметичности. Отношение электроэлемента к механическим вибрациям характеризуется следующими свойствами:

• Вибропрочность — свойство электроэлемента противостоять разрушающему воздействию вибрации и после длительного воздействия сохранять способность к выполнению своих функций.
• Виброустойчивость — способность электроэлемента выполнять свои функции в условиях вибрации. Наиболее опасен резонанс.

Надёжность

Надёжность — это свойство элемента выполнять все заданные функции в течение требуемого времени при определенных условиях эксплуатации, и сохранение основных параметров в пределах заданных допусков. Надёжность характеризуется:

• Гарантийным сроком службы.
• Интенсивностью отказов λ(t), то есть отношением количества элементов n, отказавших в течение времени Δt, к произведению количества элементов n, работоспособных к началу промежутка, на длительность этого промежутка Δt. Для уменьшения интенсивности отказов можно использовать облегченный режим работы элементов.
• Вероятностью безотказной работы.

См. также

Ссылки

Литература

• ГОСТ 9664-61. Ряды допустимых отклонений физических величин.
• ГОСТ 12.1.012-90. Вибрационная безопасность. Общие требования.