Električna mreža

Električne mreže su spojevi električnih elemenata kao što su otpornici, zavojnice i kondenzatori.

Električni ili strujni krug je takva mreža u kojoj zatvorena petlja omogućuje protjecanje struje. U najednostavnijem se obliku sastoji od izvora, vodiča i trošila.GrundschaltungenElektronik Kompendium, pristupljeno 20.8.2015 

Osnovni spojevi
Od početka su korišteni serijski, paralelni kao i kombinovani spoj:

Serijski spoj

Otpornik
220px|desno|mini|Serijski spoj otpornika
Kod serijskog sklopa je ukupni napon suma napona pojedinačnih elemenata, napon na pojedinim elementima je proporcionalan njihovom otporu, kroz koje teče ista jačina struje.Reihenschaltung von WiderständenElektronik Kompendium, pristupljeno 20.8.2015 :

Kondenzator
desno|220px|mini|Serijski spoj kondenzatora
Kod kondenzatora sabira se recipročna vrijednost kapaciteta odnosno saberu se električni naboji Q.Reihenschaltung von KondensatorenElektronik Kompendium, pristupljeno 20.8.2015 

 ukupni kapacitet je :

Zavojnica
desno|220px|mini|Zavojnicne u serijskom spoju
Ukupan induktivitet dobija se sabirenjem induktivnih elemenata u spoju. Kroz induktivitete teče ista jačina struje.Reihenschaltung von InduktivitätenElektrotechnik Fachwissen , pristupljeno 21.8.2015 

Paralelni spoj
desno|220px|mini|Paralelni spoj s otpornicima
Kod paralelnog spoja struja se dijeli na paralelne elemente, dok je napon svugdje isti isti.

Otpornik
Otpor se računa preko sume recipročnih vrijednosti pojedinih otpornika. Otpor se dobija sabiranjem recipročne vrijednosti pojedinih otpornika, u praksi se zove i vodljivost G:Parallelschaltung von WiderständenElektronik Kompendium, pristupljeno 21.8.2015 

  i tako se dobija :

Kondenzator
desno|220px|mini|Paralelni spoj kondenzatora
Kod paralelnog spoja kondenzatora sabiraju se kapaciteti.:Parallelschaltung von KondensatorenElektronik Kompendium, pristupljeno 21.8.2015 :

Zavojnica
desno|220px|mini|Paralelni sklop zavojnica
Induktivitet se računa preko sume recipročnih vrijednosti pojedinih zavojnica (induktiviteta).Parallelschaltung von InduktivitätenElektrotechnik Fachwissen, pristupljeno 21.8.2015  Recipročna vrijednost induktiviteta naziva se i reluktansa RReluktanzWissen, pristupljeno 21.8.2015 :
  i tako se dobija :

Kombinovani sklop

U analizi električnih mreža potrebno je odrediti struje i napone u krugu. Za mreže sastavljene od linearnih elemenata koristi se harmonijska analiza, pri čemu se sve veličine izražavaju kao kompleksni brojevi ovisni o frekvenciji.

 Složene električne mreže 
Složene električne mreže su mreže koje sadrže potrošače, prekidače, električne izvore struje, provodnike, kao i proste električne mreže. Za razliku od prostih električnih mreža, u složenim električnim mrežama dolazi do grananja električne struje.

Kao posljedica grananja električne struje, javljaju se topološke varijable. U ove varijable spadaju strujna čvorišta, strujne grane i konture.

 Čvor je dio složene električne mreže u kojoj dolazi do spajanja tri ili više elemenata. 
 Grana je dio složene električne mreže sastavljen od serijski spojenih elemenata kroz koje teče ista struja (nalazi se između dva čvora).
 Kontura je dio složene električne mreže koji i sam predstavlja zatvoreni strujni krug, a sastoji se od najmanje dviju grana. Svaka kontura ima svoj smjer obilaženja koji je određen električnim varijablama kao što su napon i struja koja teče kroz električnu mrežu.

 Metode analize složene električne mreže 
Analizirati složenu električnu mrežu znači izračunati vrijednosti svih struja pod predpostavkom da je napon i otpor u električnoj mreži poznat.

 Metoda Kirhofovih pravila 
Analiza složene električne mreže metodom Kirhofovih pravila znači izračunati broj potrebnih jednačina za složenu električnu mrežu, zatim primjeniti prvo i drugi Kirhofovo pravilo u električnu mrežu. Broj jednačina potrebno za analizu složene mreže je jednaku broju strujnih grana iste.

Broj jednačina koji će se pisati prvim Kirhofovim pravilom je jednak broju čvorova u električnoj mreži manje jedan, dok je broj jednačina koji će se pisati drugim Kirhofovim pravilom jednak broju ukupno-potrebnih jednačina, odnosno grana, manje broj čvorova više jedan.

 Metoda konturnih struja 
Analizom složene električne mreže metodom konturnih struja će se koristiti broj jednačina koji bi bio jednak primjenom drugog Kirhofovog pravila. Opšta jednačina za metod konturnih struja:

Gdje je:

  - Zbir svih napona u prvoj konturi
  - Zbir svih napona u drugoj konturi
  - Zbir svih otpora u prvoj konturi
  - Zbir svih otpora u drugoj konturi
  / - Otpori koji pripadaju prvoj i drugoj konturi

 Metoda napona čvorova 
Analiza složene električne mreže metodom napona čvorova, uzemljit ćemo jedan od čvorova tako da je njegov potencijal jednak nuli. Na osnovu uzemljenog čvora, traži se potencijal preostalih čvorova pa se tako struje između čvorova izračunavaju primjenom Ohmovog zakona.

Kao posljedica uzemljenja čvora, koristit će se samo jedna jednačina:

Gdje je:

  - Omov zakon za napone svih grana
  - Recipročna vrijednost zbira otpora u svakoj grani pojedinačno
  (φ) - Električni potencijal

Nakon izračunavanja  i , slijedi da je struja koja teče kroz prvu granu jednaka omjeru razlike napona prve grane, elekričnog potencijala i otpora u prvoj grani. Struja koja teče kroz drugu granu je jednaka omjeru razlike napona prve grane, električnog potencijala i otpora u drugoj grani dok je struja koja teče kroz treću granu jednaka omjeru električnog potencijala i otpora u trećoj grani.

 Metoda ukupnog otpora 
Još nazvana i Medićeva metoda, analiza složene električne mreže ovom metodom znači zamjeniti sve otpore u strujnoj grani sa jednim otporom. Nakon toga ukupni otpori se svrstavaju u razlomke, koji se sabiru ili množe nakon čega se dobiva vrijednost struja.

Reference

Vanjski linkovi
FET Fakultet elektrotehnike Tuzla 
e-learning Univerzitet u  Frankfurtu 

Kategorija:Elektrotehnika
Kategorija:Elektricitet