Электрическая цепь: контур, схема, расчет, разветвленные и линейные цепи

ElectronicsBlog

Обучающие статьи по электронике

Электротехника Часть 5 Методы расчёта электрических цепей

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассматривал типы соединений приемников энергии в электрических цепях, а так же законы Кирхгофа, которые определяют основные соотношения токов и напряжений в этих цепях. Но кроме знания основных законов электротехники необходимо уметь рассчитывать неизвестные параметры электрических цепей по заданным известным параметрам. Так, например, по известным напряжениям, ЭДС и сопротивлениям необходимо знать какую мощность будет потреблять тот или иной приемник энергии, а так же вся цепь в целом. Этим мы и займёмся в данной статье.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Расчёт электрических цепей с помощью законов Кирхгофа

Существует несколько методов расчёта электрических цепей, которые различаются между собой параметрами, которые необходимо найти, а так же количеством необходимых расчётов.

Вначале я расскажу, как произвести расчёт цепи в общем виде, но в результате размеры вычислений будут неоправданно большими. Данный метод расчёта основан на законах Ома и Кирхгофа и используется при расчётах небольших цепей с малым количеством контуров. Для этого составляют систему уравнений из (q — 1) уравнений для узлов цепи и n уравнений для независимых контуров. Независимые контуры характеризуются тем, что при составлении уравнений для каждого нового контура входит хотя бы одна новая ветвь, не вошедшая в предыдущий контур. Таким образом, количество уравнений в системе уравнений по данному методу расчёта цепи будет определяться следующим выражением

В качестве примера рассчитаем электрическую цепь, приведённую на рисунке ниже

Пример электрической цепи для расчёта по законам Ома и Кирхгофа.

В качестве примера возьмём следующие параметры схемы: E1 = 50 B, E2 = 30 B, R1 = R3 = 10 Ом, R2 = R5 = 20 Ом, R4 = 25 Ом.

Составим уравнение по первому закону Кирхгофа. Так как узла у нас два, то выберем узел А и составим для него уравнение. Я выбрал условно, что токи I1 и I2 втекают в узел, а I3 – вытекает, тогда уравнение будет иметь вид

Составим недостающие уравнения по второму закону Кирхгофа. В схеме у нас два независимых контура: E1R1R2R4E2R3 и E2R4R5, поэтому выбирая произвольное направление контуров составим недостающие два уравнения. Я выбрал обход по ходу часовой стрелке, поэтому уравнения имеют вид

Таким образом, получившаяся система уравнений будет иметь следующий вид

Решив данную систему, получим следующие результаты: I1 ≈ 0,564 А, I2 ≈ 0,103 А, I2 ≈ 0,667 А.

В результате решения системы уравнений по данному методу может оказаться, что токи получились отрицательными. Это значит, что действительное направление токов противоположно по направлению выбранному.

Метод контурных токов

Рассмотренный выше метод расчета электрических цепей при анализе больших и разветвленных цепей приводит к неоправданно трудоемким расчетам, поэтому редко применяется. Более широко используется метод контурных токов, позволяющий значительно сократить количество уравнений. При этом вместо токов в ветвях электрической цепи определяются так называемые контурные токи при помощи второго закона Кирхгофа. Таким образом, количество требуемых уравнений будет равняться числу независимых контуров. В качестве примера рассчитаем цепь изображённую на рисунке ниже

Расчет цепи методом контурных токов.

Если бы мы вели расчёт цепи по методу законов Ома и Кирхгофа, то необходимо было бы решить систему из пяти уравнений. Для расчёта по методу контурных токов необходимо всего три уравнения.

В начале расчёта выделяют независимые контуры, в нашем случае это: E1R1R2E2, E2R2R4E3R3 и E3R4R5. Затем контурам присваивают произвольно направленный контурный ток, который имеет одинаковое направление для всех участков выбранного контура, в нашем случае для первого контура контурный ток будет Ia, для второго – Ib, для третьего – Ic. Как видно из рисунка некоторые контурные токи соответствуют токам в ветвях

Остальные же токи можно найти как разность двух контурных токов

В результате выбора контурных токов можно составить систему уравнений по второму закону Кирхгофа

Рассчитаем схему, изображённую на рисунке выше со следующими параметрами E1 = E3 = 100 B, E2 = 50 B, R1 = R2 = 10 Ом, R3 = R4 = R5 = 20 Ом. Запишем систему уравнений

В результате решения системы получим Ia = I1 = 4,286 А, Ib = I3 = 3,571 А, Ic = I5 = -0,714 А, I2 = -0,715 А, I4 = 4,285 А. Так же как и в предыдущем случае если токи получаются отрицательными, значит действительное направление противоположно принятому. Таким образом, токи I2 и I5 имеют направление противоположное изображённым на рисунке.

Метод узловых напряжений

Кроме метода контурных токов, для уменьшения трудоемкости расчётов, применяют метод узловых напряжений, при этом возможно еще меньшее число уравнений, так как при этом методе их число достигает

где q – количество узлов в электрической цепи.

Принцип расчёта электрической цепи заключается в следующем:

1. Принимаем один из узлов цепи за базисный и присваиваем ему потенциал равный нулю;
2. Для оставшихся узлов составляем уравнения по первому закону Кирхгофа, заменяя токи в ветвях по закону Ома через напряжение и сопротивление;
3. После решения получившейся системы уравнений вычисляем токи в ветвях по обобщенному закону Ома.

В качестве примера возьмём предыдущую цепь и составим систему уравнений

Схема для решения уравнений методом узловых потенциалов.

В качестве базисного возьмём узел А и заземлим его, для остальных узлов B и D составим уравнения по первому закону Кирхгофа

Примем потенциалы узлов В = U1 и D = U2, тогда токи в ветвях выразятся через обобщённый закон Ома

В результате получившаяся система будет иметь следующий вид

Рассчитаем схему, изображённую на рисунке выше со следующими параметрами E1 = E3 = 100 B, E2 = 50 B, R1 = R2 = 10 Ом, R3 = R4 = R5 = 20 Ом. Запишем систему уравнений

В результате решения системы уравнений мы пришли к следующим результатам: потенциал в узле В – U1 = -57,14 В, а в узле D – U2 = 14,29 В. Теперь нетрудно посчитать, что токи в ветвях будут равны

Результат решения для токов I2 и I5 получился отрицательным, так как действительное направление токов противоположно направлению, изображённому на рисунке. Данные результаты совпадают с результатами, полученными для этой же схемы при расчёте по методу контурных токов.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Тема 1.2. Электрические цепи постоянного тока

Электрические цепи и ее элементы

Электрической цепью постоянного тока называют совокупность устройств и объектов: источников электрической энергии, преобразователей, потребителей, коммутационной, защитной и измерительной аппаратуры, соединительных проводов или линии электропередачи.

Электрические и электромагнитные процессы в этих объектах описываются с помощью понятий об электродвижущей силе (ЭДС – E ), токе ( I ) и напряжении ( U ).

Элементы цепи можно разделить на три группы:

1) элементы, предназначенные для генерирования электроэнергии (источники энергии, источники ЭДС);

2) элементы, преобразующие электроэнергию в другие виды энергии: механическую, тепловую, световую, химическую и т.д. (эти элементы называются приемниками электрической энергии или потребителями);

3) элементы, предназначенные для передачи электрической энергии от источника к приемникам (линии электропередачи, соединительные провода); элементы, обеспечивающие уровень и качество напряжения и т.д.

Источники питания цепи постоянного тока – это гальванические элементы, электрические аккумуляторы, электромеханические генераторы, термо- и фотоэлементы и др.

Электрическими приемниками или потребителями постоянного тока являются электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, нагревательные и осветительные приборы, электролизные установки и др. Все электоприемники характеризуются электрическими параметрами, среди которых основные – напряжение и мощность. Для нормальной работы электроприемника на его зажимах необходимо поддерживать номинальное напряжение. По ГОСТ 721-77 напряжение равно 27, 110, 220, 440 В, так же 6, 12, 24, 36 В.

Коммутационная аппаратура служит для подключения потребителей к источникам, то есть для замыкания и размыкания источников электроцепи.

Защитная аппаратура предназначена для размыкания цепи в аварийных ситуациях.

Измерительная аппаратура предназначена для замера тока, напряжения и других электрических величин.

Линии электропередачи используются, когда источники и потребители удалены друг от друга на большие расстояния. Соединительные провода предназначены для соединения между собой зажимов или электродов элементов электрической цепи.

Активные и пассивные элементы

Элемент называется пассивным , если он не может вызывать протекание тока, то есть если он не создает тока или ЭДС. Если собрать несколько пассивных элементов (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности) в электрическую цепь, то ток в цепи не потечет.

Элемент, который создает ЭДС и вызывает протекание тока, называется активным (источники электроэнергии).

Линейные и нелинейные цепи

Электрическая цепь называется линейной , если электрическое сопротивление или другие параметры участков, не зависят от значений и направлений токов и напряжений. Электрические процессы линейной цепи описываются линейными алгебраическими и дифференциальными уравнениями.

Если электрическая цепь содержит хотя бы один нелинейный элемент , то она является нелинейной.

Топологические элементы электрической цепи.

Графическое изображение электрической цепи называется электрической схемой. Электрическая схема включает: узлы, ветви, контуры.

Ветвь – совокупность элементов, соединенных последовательно. По ветви протекает один и тот же ток.

Узел – точка соединения трех или более ветвей.

Контур – совокупность ветвей, при обходе которых осуществляется замкнутый путь.

Простейшая электроцепь имеет один контур с одной ветвью и не имеет узлов. Сложные электроцепи имеют несколько контуров.

Положительные направления тока, напряжения и ЭДС.

Чтобы правильно записать уравнения, описывающие процессы в электрических цепях, и произвести анализ этих процессов, необходимо задать условные положительные направления ЭДС источников питания, тока в элементах или ветвях цепи и напряжения на зажимах элементов цепи или между узлами цепи.

Внутри источника ЭДС постоянного тока положительным является направление ЭДС от отрицательного полюса к положительному полюсу. Это соответствует определению ЭДС как величины, характеризующей способность сторонних сил вызывать электрический ток.

По отношению к источнику ЭДС все элементы цепи составляют внешний участок цепи.

За положительное направление тока в цепи принимают направление, совпадающее с направлением ЭДС. Во внешней цепи положительным является направление от положительного полюса источника к отрицательному полюсу. В электронной теории – направление совпадает с направлением положительно заряженных частиц.

Условным положительным направлением падения напряжения (или просто напряжения) на элементах цепи или между двумя узлами цепи принимают направление, совпадающее с условно положительным направлением тока в этом элементе или в этой ветви. Положительное направление напряжения на зажимах источника ЭДС всегда противоположно положительному направлению ЭДС.

Действительные направления электрических величин, определяемые расчетом, могут совпадать или не совпадать с условными направлениями. При расчетах если определено, что ток, ЭДС и напряжения положительны, то их действительные направления совпадают с условно принятыми положительными направлениями, если отрицательны, то не совпадают.

Основные законы электрической цепи

Условное обозначение параметров в цепях постоянного и переменного тока.

i – переменный ток; I – постоянный ток;

u – переменное напряжение; U – постоянное напряжение;

e – переменная ЭДС; E – постоянная ЭДС;

Расчет электрических цепей

Для вычисления рабочих параметров радиотехнических устройств и отдельных схем применяют специальные методики. После изучения соответствующих технологий результат можно узнать быстро, без сложных практических экспериментов. Корректный расчет электрических цепей пригодится на стадии проектирования и для выполнения ремонтных работ.

Категории элементов и устройств электрической цепи

Для условного изображения определенной цепи применяют специальную схему. Кроме отдельных физических компонентов, она содержит сведения о направлении (силе) токов, уровнях напряжения и другую информацию. Качественная модель показывает реальные процессы с высокой точностью.

Компоненты электрической цепи:

• источник постоянного или переменного тока (Е) – аккумулятор или генератор, соответственно;
• пассивные элементы (R) – резисторы;
• компоненты с индуктивными (L) и емкостными (С) характеристиками;
• соединительные провода.

На рисунке обозначены:

• ветви – участки цепи с одним током;
• узлы – точки соединения нескольких ветвей;
• контур – замкнутый путь прохождения тока.

При решении практических задач выясняют, как узнать силу тока в отдельных ветвях. Полученные значения используют для анализа электрических параметров. В частности, можно определять падение напряжения на резисторе, мощность потребления подключенной нагрузки. При расчете цепей переменного тока приходится учитывать переходные энергетические процессы, влияние частоты.

Метод расчета по законам Ома и Кирхгофа

До изучения технологий вычислений необходимо уточнить особенности типовых элементов при подключении к разным источникам питания. При постоянном токе сопротивлением индуктивности можно пренебречь. Конденсатор эквивалентен разрыву цепи. Также следует учитывать следующие различия разных видов соединений резисторов:

• последовательное – увеличивает общее сопротивление;
• параллельное – распределяет токи по нескольким ветвям, что улучшает проводимость.

Закон Ома для участка цепи

Типовая аккумуляторная батарея легкового автомобиля вырабатывает напряжение U = 12 V. Бортовой или внешний амперметр покажет соответствующее значение при измерении. Соединение клемм проводом недопустимо, так как это провоцирует короткое замыкание. Если жила тонкая (

К сведению. Результат показанного расчета пригодится для поиска подходящего резистора. Следует делать запас в сторону увеличения. По стандарту серийных изделий подойдет элемент с паспортной номинальной мощностью 5 Вт.

На практике приходится решать более сложные задачи. Так, при значительной длине линии нужно учесть влияние соединительных ветвей цепи. Через стальной проводник ток будет протекать хуже, по сравнению с медным аналогом. Следовательно, надо в расчете учитывать удельное сопротивление материала. Короткий провод можно исключить из расчета. Однако в нагрузке может быть два элемента. В любом случае общий показатель эквивалентен определенному сопротивлению цепи. При последовательном соединении Rэкв = R1 + R2 +…+ Rn. Данный метод пригоден, если применяется постоянный ток.

Закон Ома для полной цепи

Для вычисления такой схемы следует добавить внутреннее сопротивление (Rвн) источника. Как найти ток, показывает следующая формула:

Вместо напряжения (U) при расчетах часто используют типовое обозначение электродвижущей силы (ЭДС) – E.

Первый закон Кирхгофа

По классической формулировке этого постулата алгебраическая сумма токов, которые входят и выходят из одного узла, равна нулю:

I1 + I2 + … + In = 0.

Это правило действительно для любой точки соединения ветвей электрической схемы. Следует подчеркнуть, что в данном случае не учитывают характеристики отдельных элементов (пассивные, реактивные). Можно не обращать внимания на полярность источников питания, включенных в отдельные контуры.

Чтобы исключить путаницу при работе с крупными схемами, предполагается следующее использование знаков отдельных токов:

• входящие – положительные (+I);
• выходящие – отрицательные (-I).

Второй закон Кирхгофа

Этим правилом установлено суммарное равенство источников тока (ЭДС), которые включены в рассматриваемый контур. Для наглядности можно посмотреть, как происходит распределение контрольных параметров при последовательном подключении двух резисторов (R1 = 50 Ом, R2 = 10 Ом) к аккумуляторной батарее (Uакб = 12 V). Для проверки измеряют разницу потенциалов на выводах пассивных элементов:

• UR1 = 10 V;
• UR1 = 2 V;
• Uакб = 12 V = UR1 + UR2 = 10 + 2;
• ток в цепи определяют по закону Ома: I = 12/(50+10) = 0,2 А;
• при необходимости вычисляют мощность: P = I2 *R = 0,04 * (50+10) = 2,4 Вт.

Второе правило Кирхгофа действительно для любых комбинаций пассивных компонентов в отдельных ветвях. Его часто применяют для итоговой проверки. Чтобы уточнить корректность выполненных действий, складывают падения напряжений на отдельных элементах. Следует не забывать о том, что дополнительные источники ЭДС делают результат отличным от нуля.

Метод преобразования электрической цепи

Как определить силу тока в отдельных контурах сложных схем? Для решения практических задач не всегда нужно уточнение электрических параметров на каждом элементе. Чтобы упростить вычисления, используют специальные методики преобразования.

Расчет цепи с одним источником питания

Для последовательного соединения пользуются рассмотренным в примере суммированием электрических сопротивлений:

Rэкв = R1 + R2 + … + Rn.

Контурный ток – одинаковый в любой точке цепи. Проверять его можно в разрыве контрольного участка мультиметром. Однако на каждом отдельном элементе (при отличающихся номиналах) прибор покажет разное напряжение. По второму закону Кирхгофа можно уточнить результат вычислений:

E = Ur1 + Ur2 + Urn.

В этом варианте в полном соответствии с первым постулатом Кирхгофа токи разделяются и соединяются во входных и выходных узлах. Показанное на схеме направление выбрано с учетом полярности подключенного аккумулятора. По рассмотренным выше принципам сохраняется базовое определение равенства напряжений на отдельных компонентах схемы.

Как найти ток в отдельных ветвях, демонстрирует следующий пример. Для расчета приняты следующие исходные значения:

• R1 = 10 Ом;
• R2 = 20 Ом;
• R3= 15 Ом;
• U = 12 V.

По следующему алгоритму будут определяться характеристики цепи:

• базовая формула для трех элементов:

Rобщ = R1*R2*R3/(R1*R2 + R2*R3 + R1*R3.

• подставив данные, вычисляют Rобщ = 10 * 20 * 15 / (10*20 + 20*15 +10*15) = 3000 /(200+300+150) = 4,615 Ом;
• I = 12/ 4,615 ≈ 2,6 А;
• I1 = 12/ 10 = 1,2 А;
• I2 = 12/20 = 0,6 А;
• I3 = 12/15 = 0,8 А.

Как и в предыдущем примере, рекомендуется проверить результат вычислений. При параллельном соединении компонентов должно соблюдаться равенство токов на входе и суммарного значения:

I = 1,2 + 0,6 + 0,8 = 2,6 А.

Если применяется синусоидальный сигнал источника, вычисления усложняются. При включении в однофазную розетку 220V трансформатора придется учитывать потери (утечку) в режиме холостого хода. В этом случае существенное значение имеют индуктивные характеристики обмоток и коэффициент связи (трансформации). Электрическое сопротивление (ХL) зависит от следующих параметров:

• частоты сигнала (f);
• индуктивности (L).

Вычисляют ХL по формуле:

Чтобы находить сопротивление емкостной нагрузки, подойдет выражение:

Следует не забывать о том, что в цепях с реактивными компонентами сдвигаются фазы тока и напряжения.

Расчет разветвленной электрической цепи с несколькими источниками питания

Пользуясь рассмотренными принципами, вычисляют характеристики сложных схем. Ниже показано, как найти ток в цепи при наличии двух источников:

• обозначают компоненты и базовые параметры во всех контурах;
• составляют уравнения для отдельных узлов: a) I1-I2-I3=0, b) I2-I4+I5=0, c) I4-I5+I6=0;
• в соответствии со вторым постулатом Кирхгофа, можно записать следующие выражения для контуров: I) E1=R1 (R01+R1)+I3*R3, II) 0=I2*R2+I4*R4+I6*R7+I3*R3, III) -E2=-I5*(R02+R5+R6)-I4*R4;
• проверка: d) I3+I6-I1=0, внешний контур E1-E2=I1*(r01+R1)+I2*R2-I5*(R02+R5+R6)+I6*R7.

Дополнительные методы расчета цепей

В зависимости от сложности устройства (электрической схемы), выбирают оптимальную технологию вычислений.

Метод узлового напряжения

Основные принципы этого способа базируются на законе Ома и постулатах Кирхгофа. На первом этапе определяют потенциалы в каждом узле. Далее вычисляют токи в отдельных ветвях с учетом соответствующих электрических сопротивлений (отдельных компонентов или эквивалентных значений). Проверку делают по рассмотренным правилам.

Метод эквивалентного генератора

Эта технология подходит для быстрого расчета тока в одной или нескольких контрольных ветвях.

В данной методике общую цепь представляют в виде источника тока с определенным напряжением и внутренним сопротивлением. Далее выполняют вычисления по контрольной ветви с применением стандартного алгоритма.

Видео

Расчет разветвленной линейной электрической цепи постоянного тока с несколькими источниками электрической энергии

Для электрической цепи рис. 1, выполнить следующее:

1. Составить уравнения для определения токов путем непосредственного применения законов Кирхгофа. Решать эту систему уравнений не следует.
2. Определить токи в ветвях методом контурных токов.
3. Построить потенциальную диаграмму для любого замкнутого контура, содержащего обе ЭДС.
4. Определить режимы работы активных элементов и составить баланс мощностей.

Значения ЭДС источников и сопротивлений приемников:
E1 = 130 В, Е2 = 110 В, R1 = 4 Ом, R2 = 8 Ом, R3 = 21 Ом, R4 = 16 Ом, R5 = 19 Ом, R6 = 16 Ом.

Смотрите также
Пример решения схемы методом контурных токов № 1
Пример решения схемы методом контурных токов № 2
Пример решения схемы методом контурных токов № 3
Пример решения схемы методом контурных токов № 4
Пример решения схемы методом контурных токов № 5
Посмотреть видео “Метод контурных токов 2” (пример решения конкретной задачи)

1. Произвольно расставим направления токов в ветвях цепи, примем направления обхода контуров (против часовой стрелки), обозначим узлы.

Рис. 2

2. Для получения системы уравнений по законам Кирхгофа для расчета токов в ветвях цепи составим по 1-му закону Кирхгофа 3 уравнения (на 1 меньше числа узлов в цепи) для узлов 1,2,3:

По второму закону Кирхгофа составим m – (р – 1) уравнений (где m – кол-во ветвей, р – кол-во узлов ), т.е. 6 – (4 – 1) = 3 для контуров I11, I22, I33:



Токи и напряжения совпадающие с принятым направлением обхода с «+», несовпадающие с «-».
Т.е. полная система уравнений для нашей цепи, составленная по законам Кирхгофа:

3. Определим токи в ветвях методом контурных токов. Зададимся направлениями течения контурных токов в каждом контуре схемы и обозначим их I11, I22, I33 (см. рис. 2)

4. Определим собственные сопротивления трех контуров нашей цепи, а так же взаимное сопротивление контуров:

(Ом)
(Ом)
(Ом)
(Ом)
(Ом)
(Ом)

5. Составим систему уравнений для двух контуров нашей цепи:

Подставим числовые значения и решим.

(А)
(А)
(А)

Определим фактические токи в ветвях цепи:
(А) направление совпадает с выбранным
(А) направление совпадает с выбранным
(А) направление совпадает с выбранным
(А) направление тока потивоположно выбранному
(А) направление совпадает с выбранным
(А) направление совпадает с выбранным

6. Проверим баланс мощностей:

(ВА)
Небольшая разница в полученных результатах является результатом погрешности при округлении числовых значений токов и сопротивлений.

7. Построим потенциальную диаграмму контура изображенного на рис. 3. В качестве начальной точки примем узел 1.

Рис.3

Для построения потенциальной диаграммы определим падения напряжения на каждом сопротивлении, входящем в выбранный контур.
(В)
(В)
(В)
(В)
Потенциал увеличивается если обход осуществляется против направления тока, и понижается если направление обхода совпадает с направлением тока. На участке с ЭДС потенциал изменяется на величину ЭДС. Потенциал повышается в том случае, когда переход от одной точки к другой осуществляется по направлению ЭДС и понижается когда переход осуществляется против направления ЭДС.

Рис. 4. Потенциальная диаграмма. ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ!

Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.

Использовать электрическую энергию возможно, лишь подключив потребитель к источнику тока. При этом к одному источнику часто подключают несколько потребителей.

Чтобы правильно соединять приборы между собой, нужно разбираться в схемах и уметь составлять электрическую цепь из используемых элементов.

Обычно сначала рисуют электрическую схему цепи на бумаге. На такой схеме указывают, как именно должны соединяться между собой всевозможные элементы, включаемые в цепь.

Затем на нарисованной схеме проверяют правильность соединений. И, только затем подключают различные потребители, соединительные провода и прочие части цепи к источнику тока.

Умение составлять электрические схемы на бумаге позволит избежать ошибок, коротких замыканий и выхода из строя различных звеньев цепи.

Рис. 1. Порядок действий: сначала составь схему, затем проверь ее правильность, и только затем соединяй электроприборы в цепь

Из каких частей состоит простейшая электрическая цепь

Простейшая электрическая цепь содержит:

• источник тока;
• соединительные провода;
• приемники тока (потребители электроэнергии);
• ключ;

Примечание: Источник создает и поддерживает электрическое поле для длительного протекания тока.

Рис. 2. Простейшая электрическая цепь состоит из батарейки, выключателя, проводов и лампочки. Батарейка – источник тока, а лампочка – потребитель

Виды потребителей тока

Среди потребителей, используемых в быту, можно выделить:

• электрические двигатели;
• осветительные приборы – лампы, люстры, бра, торшеры и т. п.;
• обогреватели, электроплиты, утюги;
• холодильники;
• и другие сложные электронные приборы – радио, телевизоры, плееры, компьютеры, принтеры, мобильные телефоны, планшеты;

Рис. 3. Различные электрические устройства — потребители тока, служат нагрузкой для источника тока

Функции различных частей цепи

Каждый элемент электрической цепи выполняет свои специфические функции.

Источник тока снабжает энергией приемники тока – потребители.

Соединительные провода доставляют энергию от источника к потребителям.

Всевозможные кнопки, выключатели, рубильники, применяют в нужные моменты времени для подключения потребителей к источнику тока, а, так же, их отключения от источника.

Рис. 4. Каждый элемент электрической цепи выполняет определенные функции

Чтобы по электрической цепи циркулировал ток, эта цепь должна быть замкнутой.

Поэтому любая замкнутая цепь состоит из элементов, способных проводить электрический ток — проводников.

Если разомкнуть (разорвать) цепь в какой-либо ее части, то электрический ток перестанет по ней протекать. Разрывают цепь в нужные моменты времени с помощью всевозможных выключателей.

Рис. 5. Если цепь разомкнуть, ток прекратится

Виды электрический цепи

Существует 3 основных вида соединения потребителей энергии:

• Последовательное соединение

Общий показатель сопротивления замкнутой ЭЦ неизменно повышается при увеличении количества потребителей. Исходя из этого правила можно сделать вывод, что показатель полного сопротивления будет являться суммой индивидуальных значений каждого включённого в цепь прибора. Любой прибор, включенный в сеть, получает лишь долю напряжения, так как суммарный показатель энергетической цепи распадается на количество потребителей.

Соединение элементов ЭЦ – основные виды

• Параллельное соединение

Подобная схема даёт полное представление о принципе работы электрической цепи. Если этот процесс происходит непосредственно у места разветвления, то ток проходит дальше по двум нагруженным участкам, что порождает определённое сопротивление. В результате этого его значение приравнивается сумме токов, расходящихся от данной точки. Что касается сопротивления, то оно значительно снижается по мере возрастания общей проходимости ЭЦ. Параллельное соединение позволяет всем устройствам функционировать независимо друг от друга.

Вам это будет интересно Какое бывает поражение человека электрическим током

Важно! Если один из элементов цепи выйдет из строя или произойдет замыкание, то остальные потребители продолжат свою работу со сбоями, но полного разрыва цепи не произойдёт.

• Комбинированное соединение

Включить электроприборы можно обоими способами – параллельным и последовательным, и такой тип соединения будет называться комбинированным. К примеру, можно рассмотреть защитную аппаратуру. Для ее подключения можно применить последовательный вариант, но этот способ может вызвать непредвиденный разрыв цепи.

Обратите внимание! Комбинированное соединение позволяет распределить нагрузку на линиях с целью предотвращения перегрузки.

Нелинейные и линейные

Нелинейные элементы придают ЭЦ свойства, которые не могут быть достигнуты в линейных цепях (стабилизация напряжения, усиление постоянного тока). Их, как правило, делят на неуправляемые и управляемые. К первому варианту можно отнести двухполюсные устройства. Их основное предназначение – полноценная работа без воздействия управляющего фактора (полупроводниковые терморезисторы или диоды). Ко вторму варианту относятся многополюсники, используемые при воздействии на них управляющего фактора (транзисторы и тиристоры).

Свойства нелинейных элементов выражаются в вольтамперных характеристиках. Они отображают зависимость тока от напряжения, для чего составляется конкретная эмпирическая формула, удобная для расчетов.

Метод пересечения показателей

Неуправляемые нелинейные элементы имеют одну вольтамперную характеристику. Их основным паратмером является управляющий фактор.

Цепи, включающие в себя только одиночные элементы, называют линейными. Основное свойство таких цепей — применимость принципа наложения. Это характеризуется тем, что результирующая реакция линейной цепи на несколько приложенных одновременно потребителей, равна сумме реакций на каждом участке.

Обратите внимание! У линейных элементов наблюдается постоянное сопротивление, в связи с чем график их вольтамперной характеристики представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.

Разветвленные и неразветвленные

ЭЦ может быть представлена в виде единого прямого элемента или иметь разветвления. На каждом участке неразветвленной цепи проходит ток с одинаковыми характеристиками. Простейшая разветвленная цепь состоит из трёх ветвей и двух узлов, в каждой из которых течет свой электрический ток. Любой участок можно идентифицировать, как отдельную составляющую цепи, образованную отдельными элементами, соединёнными последовательно в единое целое.

Вам это будет интересно Особенности сопротивления проводников

Узел – это точка, состоящая не менее, чем из трех ветвей. Узел, состоящий из двух ветвей, каждая из которых представляет собой продолжение другой, называют вырожденным узлом.

Неразветвленная и разветвленная

Внутренние и внешние

Для создания упорядоченного движения электронов, необходимо определить разность потенциалов между какими-либо отдельно взятыми участками цепи. Это обеспечивается при подключении напряжения в виде источника питания, называемым внутренней электрической цепью. Остальные компоненты цепи образуют внешнюю цепь. Для задания движения зарядов в источнике питания против направления поля, требуется приложить сторонние силы, в частности:

• Выход вторичной обмотки трансформатора.
• Батарея (гальванический источник).
• Обмотка генератора.

Внешние силы, создающие движение электронов, называются электродвижущими, и они характеризуются работой, затраченной источником на перемещение единицы заряда.

Внешняя и внутренняя часть цепи

Активные и пассивные

Элементы в составе электрических цепей существуют в формате активности и пассивности. В качестве активных считаются источники электроэнергии.

Базовым параметром активных участков цепи выступает их способность отдавать энергию. Источники тока вместе с ЭДС называют идеальными для электрической энергии, что обусловлено отсутствием потери энергии, поскольку их проводимость и сопротивление считаются бесконечными:

Активные элементы ЭЦ

Элементами, называемыми пассивными, считают разновидности потребителей и накопителей электроэнергии. На практике специалисты применяют многополюсный прибор, функционирующий на базе двухполюсных элементов.

Все активные элементы можно определить как в независимом, так и в зависимом порядке. Первый вариант является определением источника тока и напряжения. Вторая категория рассматривается при условии зависимости указанных величин от параметров напряжения и тока. Типичными представителями выступают электролампы и транзисторы. Их функционирование происходит в режиме линейности.

Пассивные элементы ЭЦ

Главные пассивные участки электроцепи представляют резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы, с помощью которых осуществляется регулирование параметров силы тока и величины напряжения на отдельно взятых элементах. Резистивный показатель сопротивления относят к особым свойствам элементам. Его базовым критерием служит необратимое энергетическое рассеивание. Значение электротехники определяется по следующей формуле:

Вам это будет интересно Особенности SMD конденсаторов

При этом R представляет собой сопротивление (измеряется в Омах), а выступает проводимостью (единица измерения – сименсы). Данные величины можно вычислить по формуле:

Индуктивность – это коэффициент пропорциональности. Конденсатор имеет свойство накопления энергии электрического поля. Линейная ёмкость определяет прямопропорциональную зависимость на основе заряда и напряжения. В таком случае, формула выглядит следующим образом:

Как элементы электрической цепи обозначают на схемах

Для наглядности способы соединения элементов изображают графически. Такие чертежи называют принципиальными электрическими схемами (рис. 6). Чтобы не рисовать элементы в подробностях, для них придумали упрощенные обозначения.

Рис. 6. Пример цепи и ее электрической схемы

Обозначение каждого элемента стандартизировали. Благодаря стандартам, схема цепи, составленная в какой-либо стране, может быть прочитана и воспроизведена в другой части мира.

На рисунке 7 приведены обозначения, принятые в странах СНГ и некоторых странах Европы.

Рис. 7. Условные обозначения некоторых элементов электрической цепи

Рядом с графическим символом указывают буквенные обозначения. Элементы на схемах принято обозначать латинскими буквами так:

• гальваническую батарею GB или B. В качестве источника тока для компактных электронных устройств часто применяют аккумуляторы, или батарейки;
• выключатель – SA, кнопка — SB; Для кнопок и выключателей иногда используют только одну букву S;
• проводник, обладающий сопротивлением – R;
• соединительные клеммы — буквами XT;
• символом FU — плавкий предохранитель. Он служит для защиты схемы и из строя первым, как только ток превысит определенный порог, указанный на таком предохранителе;
• нагревательный элемент электроплит и других обогревателей — символом EK;
• лампу накаливания – HL или HA;
• разъем вилка-розетка – XS;
• электродвигатель постоянного тока – M;
• электромеханический звонок – HA.

Часто бывает так, что на схемах присутствуют элементы, обозначаемые одинаковыми графическими значками. Чтобы различать их, дополнительно вводят цифровую нумерацию (рис. 8).

Рис. 8. Для нескольких одинаковых элементов цепи применяют цифровую нумерацию

Например, первую лампу обозначают HL1, вторую – HL2, и так далее.

Примечание: В Северной Америке и Японии графические обозначения некоторых элементов отличаются.

Существует еще одно, полезное для составителя схем, правило.

Элемент цепи можно передвигать по схеме вдоль соединительного проводника, если это не изменяет электрические соединения.

Благодаря такому правилу, одну и ту же схему можно нарисовать различными способами (рис. 9).

Рис. 9. Элементы цепи можно передвигать по схеме, если это не нарушает соединений

Постоянный и переменный ток

Если мы используем батарею или аккумулятор в качестве источника напряжения, то мы получим постоянный ток в электрической цепи. В цепи постоянного тока электроны текут медленно и всегда в одном направлении: вне батареи от минусового полюса к плюсовому полюсу, а внутри батареи наоборот.

Для большинства электрических приборов не имеет значения, используется постоянный или переменный ток. В любом случае, электростанции поставляют переменный ток. При переменном токе источник напряжения регулярно меняет полярность. Напряжение, которое мы можем измерить в розетке, составляет 220 В и имеет частоту 50 Гц. Это значит, что ток меняет направление 100 раз за секунду. Электроны в переменном токе текут, постоянно меняя направление, то в одну, то в другую сторону.

(на первой картинке электроны медленно перемещаются слева направо, на второй — дергаются туда-сюда)

Передавать электрическую энергию можно при помощи как постоянного, так и переменного тока. Использование переменного тока более выгодно, так как в этом случае потери энергии значительно снижаются.

Для чего рисуют точки на схемах

Чтобы обозначить соединение элементов на схемах, используют точки. Нарисованная точка указывает на наличие контакта между токоведущими проводниками (рис. 10).

Рис. 10. Ставьте точку там, где проводники соединяются

Если в каком-либо месте цепи соединяются три или более проводящих линии, их соединение обозначают точкой.

На следующем рисунке приведен пример использования точек на простых схемах, состоящих из батареек и лампочек. Рисунок 11а содержит соединение нескольких проводящих дорожек. Благодаря соединениям заряды во время протекания тока могут перемещаться из одного проводника в другой.

При построении электрических схем применяют различные способы соединения элементов, наиболее распространенные — последовательное и параллельное соединение, а так же, смешанное.

Рис. 11. А) – две лампы подключены к общему источнику тока. Б) – каждая лампа подключена с своему собственному источнику, проводники не соединяются

А на рисунке 11б представлено пересечение изолированных проводников. Соединений между такими проводниками нет и, ток из одного проводника во второй проводник проникать не будет.

Обязательно на схемах обозначайте точками соединения проводников. Если точку на схеме не поставить, то другие люди, читающие ваши схемы, подумают, что проводники не соединяются, а скрещиваются без соединения.

Условные обозначения

Для изображения сложных электрических цепей используют условные обозначения тех или иных электрических устройств и правила их соединения. Проводники электрического тока обозначаются прямыми линиями, которые всегда пересекаются под прямым углом. Если мы хотим показать, что в точке пересечения существует контакт проводников, то это место обозначается жирной точкой.

Тепловая пушка своими руками: краткий разбор 3-х самых популярных конструкций

Необходимость быстро нагреть большое или малое помещение возникает не так уж редко. Иногда нужно протопить гараж, высушить цементную стену, прогреть погреб, сарай, садовый домик, дачу и т.п. В этом случае оптимальным выходом может стать тепловая пушка своими руками. Изготовить такой прибор не так уж сложно, при этом можно выбрать подходящий вид топлива: электричество, дизельное топливо, сжиженный газ в баллонах и т.п.

Сложно назвать более удобное и простое устройство для обогрева помещений, чем тепловая пушка. Она представляет собой мощный нагревательный элемент и вентилятор, заключенные в один корпус. Такое устройство нагревает воздух и быстро распространяет его по помещению. Для прогрева небольшой комнаты понадобятся считанные минуты, да и отопление крупного помещения займет не слишком много времени.

Корпус тепловой пушки необходимо с двух сторон закрыть решетками, которые будут свободно пропускать воздух. Это обязательный элемент всех промышленных моделей

Конструкция тепловой пушки очень простая, поэтому правильно изготовленное устройство практически никогда не ломается. Для работы прибора можно использовать различное топливо:

• электричество;
• сжиженный газ;
• дизельное топливо;
• керосин;
• бензин и т.п.

Эффективность работы тепловой пушки зависит от мощности прибора. Для бытового использования вполне подойдет устройство мощностью 2-10 кВт. Для больших помещений понадобится тепловая пушка мощностью 200-300 кВт.

Агрегат #1 — электрическая тепло-пушка

Электрическая тепловая пушка, пожалуй, самый простой и безопасный вариант нагревателя. Если на участке есть доступ к электричеству, следует сделать именно такой агрегат. Он пригодится как во время строительных работ, так и позднее, для различных хозяйственных нужд как в доме, так и на участке.

Материалы и инструменты

Для изготовления электрической тепловой пушки понадобится:

• рама, на которую будет опираться конструкция;
• металлический корпус;
• нагревательный элемент (ТЭН);
• вентилятор с электромотором;
• выключатель или панель управления;
• кабель для подключения прибора к электросети.

Корпус тепловой пушки можно изготовить из подходящего отрезка трубы или из листа оцинкованного железа. Для работы понадобится инструмент по металлу и, возможно, сварочный аппарат. Название “пушка” этот прибор получил из-за сходства его цилиндрического корпуса со старинным орудием. Однако корпус нагревателя может также иметь квадратное или прямоугольное сечение, если его проще изготовить.

Обратите внимание, что корпус изделия во время работы может нагреваться довольно сильно. Следует выбрать для корпуса жаростойкий или достаточно толстый металл. Кроме того, имеет смысл нанести на его металлические части теплоизоляционное покрытие.

Подбирая подходящий ТЭН и вентилятор, следует помнить, что температура прогрева зависит от мощности и количества нагревательных элементов. Скорость вращения вентилятора на количество тепла не влияет, но чем она выше, тем равномернее полученное тепло распространится по помещению. Таким образом, за температуру обогрева отвечает нагревательный элемент, а за качество — скорость вращения вентилятора.

Чтобы сократить расходы, ТЭН можно снять со старого утюга или другого бытового прибора. Иногда имеет смысл укоротить нагревательный элемент, чтобы увеличить температуру нагрева. Подходящий электродвигатель с крыльчаткой можно найти в старых моделях пылесосов.

Процесс сборки

Чтобы собрать электрическую тепловую пушку правильно, рекомендуется для начала составить схему электрической цепи устройства. Можно воспользоваться уже готовой схемой, один из вариантов представлен ниже:

Для правильного монтажа электрической тепловой пушки перед началом работ рекомендуется составить электрическую схему, отразив на ней подключение всех элементов к электросети

Собирать электрическую тепловую пушку следует в таком порядке:

1. Подготовить корпус и опору.
2. Установить ТЭН (или несколько ТЭНов) в центре корпуса.
3. Подвести к ТЭНам питающий кабель.
4. Установить вентилятор и подвести к нему электропитание
5. Подвести провод питания, проводку от ТЭНов и вентилятора к управляющей панели.
6. Поставить защитную решетку на передней и задней части корпуса.

В процессе сборки необходимо тщательно изолировать все электрические соединения. По окончании сборки делают пробный пуск устройства. Если оно работает без сбоев, можно использовать пушку по назначению.

Агрегат #2 — тепловая пушка на дизтопливе

Там, где доступ к электричеству ограничен или невозможен, нередко используют обогреватели на дизельном топливе. Такую тепловую пушку изготовить самотоятельно несколько сложнее, чем электрическую модель. Понадобится сделать два корпуса и поработать сварочным аппаратом.

Как работает такая конструкция?

Нижняя часть дизельной тепловой пушки — это бак для топлива. Сверху размещают само устройство, в котором соединены камера сгорания и вентилятор. Топливо подается в камеру сгорания, а вентилятор нагнетает горячий воздух в помещение. Для транспортировки и розжига топлива понадобится соединительная трубка, топливный насос, фильтр и форсунка. К вентилятору крепится электродвигатель.

Камера сгорания монтируется в центре верхнего корпуса тепловой пушки. Она представляет собой металлический цилиндр, диаметр которого должен быть примерно в два раза меньше, чем диаметр корпуса. Продукты сгорания дизтоплива выводятся из камеры через вертикальную трубу. Для прогрева помещения площадью около 600 кв. м может понадобиться до 10 литров топлива.

Процесс сборки

Нижний корпус должен находиться на расстоянии не менее 15 см от верхней части. Чтобы бак для горючего не перегревался, его следует изготовить из материала с низкой теплопроводностью. Можно использовать и обычный металлический бак, который придется укрыть слоем теплоизоляционного материала.

На схеме наглядно представлено устройство тепловой пушки, работающей на дизельном топливе. Устройство следует закрепить на прочной устойчивой раме

Верхний корпус нужно выполнить из толстого металла, это может быть подходящий отрезок широкой стальной трубы. В корпусе необходимо закрепить:

• камеру сгорания с вертикальным отводом;
• топливный насос с форсункой;
• вентилятор с электродвигателем.

Затем устанавливают топливный насос, а из бака выводят металлическую трубу, через которую топливо подается сначала на топливный фильтр, а затем на форсунку в камере сгорания. С торцов верхний корпус закрывают защитными сетками. Об электропитании для вентилятора придется позаботиться отдельно. Если нет доступа к электрической сети, следует использовать аккумулятор.

При использовании дизельной тепловой пушки важно придерживаться правил техники безопасности. Даже на расстоянии метра от корпуса направленный поток горячего воздуха может достигать 300 градусов. Не рекомендуется использовать это устройство в закрытых помещениях, поскольку продукты сгорания дизельного топлива могут представлять опасность для здоровья людей.

Помимо агрегата, работающего на дизельном топливе, для тепловых пушек применяют и другие виды жидких горючих материалов, например, отработанное машинное масло. Интересный вариант такого устройства на “отработке” представлен в следующем видеоматериале:

Агрегат #3 — газовая тепловая пушка

Конструкция газовой тепловой пушки во многом похожа на устройство дизельного агрегата. Здесь также имеется камера сгорания, встроенная в корпус. Вместо бака с жидким горючим используется баллон сжиженного газа.

Как и при использовании дизельного топлива, большое значение имеет отвод продуктов сгорания, поскольку в самодельных устройствах невозможно обеспечить полное сгорание газа. Воздух, который поступает в помещение, нагревается при контакте с камерой сгорания. Отработанные газы покидают устройство через выведенный на улицу отвод. Такая система непрямого нагрева более безопасна, чем обогрев открытым пламенем.

Тепловые пушки непрямого нагрева снабжены закрытой камерой сгорания, которая препятствует контакту открытого огня и воздуха — такая конструкция сложнее, но безопаснее, чем модели прямого нагрева

Чтобы увеличить теплоотдачу, к корпусу камеры сгорания можно приварить продольные пластины, обычно их делают 4-8 штук. При этом размеры камеры сгорания с дополнительными пластинами должны быть меньше диаметра корпуса, чтобы камера не касалась его стенок и не перегревала корпус тепловой пушки.

Корпус газовой тепловой пушки во время работы сильно разогревается, поэтому его необходимо закрыть слоем теплоизоляции, чтобы избежать возможных ожогов или возгорания.

Для создания газовой тепловой пушки понадобятся следующие элементы:

• баллон со сжиженным газом;
• горелка;
• редуктор;
• металлический корпус;
• вентилятор;
• устройство для дистанционного розжига;
• рама для крепления корпуса.

Газовый баллон соединяют с редуктором, который обеспечивает равномерную подачу топлива на горелку. Воздух вокруг камеры сгорания нагревается, вентилятор выдувает его в помещение. Порядок практически такой же, как и при изготовлении дизельной тепловой пушки. Наглядно устройство газового обогревателя представлено на схеме:

Эта схема наглядно демонстрирует устройство тепловой пушки, работающей на сжиженном бытовом газе. К вентилятору необходимо подвести электропитание

С газовой тепловой пушкой следует использовать только баллоны, которые заполнены газом на профессиональном оборудовании. В баллонах, заполненных кустарным способом, может произойти утечка

Во время изготовления и эксплуатации газовой тепловой пушки рекомендуется придерживаться следующих правил:

1. Трубы подачи газа в местах соединений необходимо тщательно загерметизировать.
2. В обязательном порядке установить устройство для дистанционного розжига, поскольку ручной розжиг может привести к взрыву.
3. Внимательно следить, чтобы газовый баллом всегда был на достаточном расстоянии от обогревателя, иначе баллон перегреется и газ взорвется.
4. Никогда не использовать с газовой пушкой баллоны, заправленные кустарным способом.
5. Не оставлять работающий прибор без наблюдения на длительное время.

Еще один важный момент — соотношение мощности газовой пушки и размеров обогреваемого помещения. Нельзя использовать слишком мощное устройство в маленькой комнате, поскольку это может легко привести к возгоранию.

Электрическая тепловая пушка своими руками

Как известно, тепловые электрические пушки применяются в самых разных сферах деятельности человека. Так, различные типы их промышленных моделей эффективно обогревают складские, производственные, технические и даже жилые площади. Однако, если мы имеем дело с помещениями небольших размеров (дачные домики, сараи, гаражи), у нас есть возможность использовать тепловую электропушку, сделанную собственными руками. Для сбора такого агрегата можно воспользоваться самыми разными поручными материалами.

Виды конструкций электрических тепловых пушек и пошаговое руководство их изготовления

В отличие от моделей с газовым и дизельным принципом работы, электрический вариант тепловой пушки по силам изготовить любому мужчине (или женщине!), имеющему хотя бы минимальные познания в электрике.

Бесспорно, коэффициент полезного действия электрических пушек ниже, чему у их газовых и дизельных аналогов. С другой стороны их использование не связано с выделением токсичных вредных веществ, поэтому электроагрегаты могут быть установлены в помещениях любого типа.

О конструкции и принципах действия

В состав большинства моделей электропушек входит три основных компонента. Речь идет о нагревательном элементе, электромоторе и корпусе. В дополнительную комплектацию могут входить различные полезные «опции». В данном случае мы говорим о: комнатных термостатах, теплорегуряторах, переключателях скоростей, дополнительной защите двигателя и т.д. Наличие таких опций, с одной стороны, это повышение безопасности и комфорта при использовании тепловой пушки, с другой – повышение реальной стоимости вашего проекта по ее самостоятельному изготовлению.

Принцип действия электрического варианта теплопушки следующий:

• после подключения к электросети теплонагревательный элемент запускает процесс преобразования тока в тепловую энергию, одновременно устройство (ТЭН) начинает нагреваться само;
• лопасти вентилятора приходят в действие после запуска электродвигателя;
• благодаря работе вентилятора холодные потоки окружающего воздуха загоняются внутрь устройства. Далее, в результате взаимодействия с ТЭНом, они нагреваются, а затем вентилятор «выталкивает» их наружу.

Если агрегат снабжен специальным терморегулятором, работа нагревательного элемента будет остановлена по достижению температурной отметки, запрограммированной заранее.

Безусловно, основное преимущество электрического варианта тепловой пушки, – возможность ее применения в любой точке, куда можно подвести электропитание. Самодельные варианты таких агрегатов, как правило, отличаются малым весом и мобильностью. При этом устройство такого типа способно обогревать помещение с площадью до 50 квадратных метров.

О вариантах изготовления и применения

Один из самых сложных моментов в процессе сборки пушки – составление точной схемы электрической цепи для подсоединения прибора к сети. В связи с этим рекомендуем использовать один из уже готовых чертежей подобного толка. В большинстве случаев тумблеры соединяются с термостатами последовательным образом. Электроцепь при этом должна быть замкнута на электродвижок и ТЭН.

Терморегулирующие устройства контролируют степень нагревания ТЭНов. Кроме того термостаты автоматически разъединяют электроцепь по достижению оптимального температурного режима внутри помещения. Поэтому, если вы решили сэкономить на термостате, учтите, что вам придется лично контролировать оборудование на предмет перегревания.

Вариант пушки с готовым ТЭНом и стандартным вентилятором

Для того чтобы изготовить корпус электропушки можно использовать обрезанную асбестоцементную или металлическую трубу с подходящим диметром. Подгонку размера рекомендуем производить, ориентируясь на размах лопастей вентилятора (они должны закрывать 1 торец прибора).

Для изготовления теплогенераторов нередко применяют самые разные подручные изделия, – речь идет об отработанных газовых баллонах, оцинкованных ведрах, металлических баках небольшого размера и т.д. Основное требование к изделию в данном контексте – тонкие стенки.

Уровень мощности вентилятора не является ключевой характеристикой для электрических тепловых пушек, так как быстрота нагрева воздушных потоков зависима только от работы теплонагревательного элемента. Лопасти вентилятора лишь разгоняют потоки теплого воздуха в разные стороны на определенное расстояние.

Подходящий теплонагревательный элемент для самодельной пушки может быть снят с отопительного котла или пришедшей в негодность электрической плитки. Если вы решили сделать выбор в пользу нового ТЭНа, рекомендуем приобрести оребренную модель, которая предназначена именно для оперативного прогревания движущихся воздушных масс.

Если вы приобретаете современный ТЭН в магазине, его технические характеристики будут обозначены в техпаспорте изделия или в инструкции по применению. Если мы имеем дело со старым устройством, можно произвести замер сопротивления элемента при помощи мультиметра, а затем выяснить его мощность, используя известную формулу.

Итак, кроме вышеперечисленных основных компонентов (ТЭН, движок и корпус) для сборки тепловой пушки нам потребуется несколько метров трехжильного кабеля, а также несколько выключателей-размыкателей и защитных автоматов (предохранителей).

Об этапах работы

1. В первую очередь определяем необходимый нам уровень мощности будущего изделия. Для этого воспользуемся известной формулой, из которой следует, что для обогрева 10 квадратных метров площади необходимо устройство мощностью не менее одного киловатта (если высота помещения от двух с половиной до трех метров). Если мы имеем дело с неутепленным или подвальным помещением, можно уверенно прибавлять в полученной цифре еще 30 процентов. В любом случае надо соизмерять уровень будущей нагрузки с возможностями вашей проводки.
2. Переходим к изготовлению корпуса. В случае с металлическим листом – данное изделие следует согнуть, а замет произвести фиксацию полученной формы посредством заклепок или сварки. В варианте с кастрюлей или ведром – отпиливаем крышку и дно. В итоге корпус должен иметь вид прямоугольного или цилиндрического каркаса с парой открытых торцов.
3. Следующий шаг – проверка реального сопротивления теплонагревателя. Полученный показатель необходимо сравнить с расчетным. При несоответствии данных показателей вы можете установить еще один-два ТЭНа, которые подключаются последовательным образом.
4. К одному из торцов корпуса крепим электрический движок и вентилятор. Лопасти должны закрывать отверстие по максимуму, что не должно мешать их свободному вращению.
5. Подключение кабеля электродвигателя к сети производится с использованием 6-амперного предохранителя. Далее оборудуем выключатель.
6. Крепеж ТЭНа производим примерно по центру корпуса (изнутри). Для этого используем пластины или заклепки из тугоплавкого металла.

Нагревательный элемент должен быть расположен на достаточном расстоянии от электромотора (это исключит вероятность перегрева).

Кабель, идущий от ТЭНа, выводим наружу и подсоединяем в сеть с использованием 25-амперного предохранителя.

Видео: Лайфхак-Тепловая пушка своими руками