دستگاه ها و قطعات الکترونیکی برای کار کردن نیاز به قدرت برق دارند که این نیرو توسط مدار الکتریکی به نقطه مورد نظر می رسد. در این مقاله قصد داریم شما را با مفهوم مدارات و انواع آن ها آشنا کنیم. داشتن اطلاعات جامع در این زمینه به خصوص برای افرادی که قصد دارند در شاخه های مختلف در رشته الکترونیک تحصیل و کار کنند بسیار لازم و ضروری است. برای آشنایی کامل برای مهارت های لازم می توانید در دوره آموزش تعمیرات برد الکترونیکی در کرج که توسط آموزشگاه نوین البرز برگزار می شود شرکت کنید.
در این دوره اطلاعات معتبر و موثقی در خصوص بازار کار این رشته و مهارت ها و دانش مورد نیاز برای کسب موفقیت در آن، خواهید آموخت. برای دریافت اطلاعات کافی می توانید با شماره تلفن 02632400832 تماس بگیرید.
مدار الکتریکی یک شبکه حلقه بسته است که مسیر برگشتی را برای جریان فراهم می کند. یا یک مسیر رسانای بسته که در آن جریان می تواند حرکت داشته باشد، مدار نامیده می شود. این مجموعه به عنوان شبکه الکتریکی یا مدار برق نیز شناخته می شود.
مدار الکتریکی ترکیبی از اجزای مختلف فعال و غیرفعال مانند مقاومت، خازن، سلف، دیود، ترانزیستور و غیره است که یک شبکه الکتریکی را تشکیل می دهد. در یک مدار حلقه بسته، جریان الکتریکی از منبع (مانند باتری) در مواد رسانا (مانند سیم‌ها و کابل‌ها) به بار (مثلاً لامپ) جریان می‌یابد و از این رو به منبع باز می‌گردد.
مدار الکترونیکی نوعی مدار الکتریکی است که از بسیاری از اجزای الکترونیکی مانند دیودها، ترانزیستورها، مقاومت‌ها، خازن‌ها و غیره تشکیل شده است که حداقل یکی از اجزای فعال باید در مدار ارائه شود که آن را بیشتر متمایز کند. به این ترتیب به جای مدارهای الکتریکی به عنوان یک مدار الکترونیکی شناخته می شود.
به ترکیبی از عناصر و اجزای مختلف الکتریکی که به هر شکلی (پیکربندی ساده یا پیچیده) به هم متصل شده اند، شبکه الکتریکی می گویند. این همان اصطلاحی است که برای مدار الکتریکی استفاده می شود، اما معمولاً با شبکه های پیچیده ای که با قضایای شبکه حل می شوند مرتبط است.
مداری که حاوی عناصر الکتریکی زیادی مانند مقاومت ها، خازن ها، سلف ها، منابع جریان و ولتاژ (هر دو AC و DC) است که در آن تمام اجزا و عناصر مدار به طور پیچیده پیکربندی شده اند، شبکه پیچیده نامیده می شود. این نوع شبکه ها را نمی توان به راحتی با قانون ساده اهم یا قوانین کیرشهوف حل کرد. اگر چنین باشد، تعداد معادلات بیشتر قابل توجه خواهد بود.
ساده ترین راه برای حل و تجزیه و تحلیل یک شبکه پیچیده، استفاده از تکنیک های خاص مانند قضایای شبکه مانند قضیه نورتون، قضیه تیونین، قضیه برهم نهی، تبدیل ستاره – مثلث، تحلیل مدار ابرگره و سوپرمش و غیره است.
مدار الکتریکی انواع مختلفی دارد مانند:
در ادامه به طور خلاصه یک به یک این مدارات را شرح داده ایم.
مداری که مسیر برگشتی برای عبور جریان در آن ندارد (یعنی کامل نشده است) به عنوان مدار باز شناخته می شود. به عبارت دیگر، مداری که در آن ولتاژ به سمت EMF (منبع تولید کننده) گرایش داشته باشد و جریانی در آن حرکت نداشته باشد، مدار الکتریکی باز نامیده می شود.
مثالی از مدار باز: مداری با کلید باز یا فیوز سوخته که در آن لامپ به باتری متصل است. بنابراین لامپ نمی درخشد زیرا مدار کامل نشده است، یعنی یک مدار باز است و جریانی در آن وجود ندارد.
مداری که مسیر برگشتی برای عبور جریان در آن دارد (یعنی مدار تکمیل شده) به عنوان مدار بسته شناخته می شود.
مثالی از مدار بسته: مداری با کلید بسته که در آن لامپ به باتری متصل است. بنابراین لامپ می درخشد همانطور که جریان در رشته لامپ به دلیل مدار کامل شده جریان دارد.
مداری که مسیر برگشتی برای عبور جریان در آن دارد که مقدار مقاومت = صفر است. (یعنی مدار کامل یا بسته بدون بار متصل) به عنوان اتصال کوتاه شناخته می شود. به عبارت دیگر، مداری که در آن ولتاژ به صفر و جریان به بی نهایت متمایل می شود، اتصال کوتاه نامیده می شود.
مثال مدار الکتریکی اتصال کوتاه: مداری با کلید بسته بدون بار متصل به ولتاژ تغذیه. به عبارت دیگر، هنگامی که یک سیم فاز یا خط، سیم خنثی را بدون بارگذاری بین آنها لمس می کند. در این صورت فیوز منفجر یا کلید قطع می شود. در صورت عدم وجود حفاظت مناسب، اتصال کوتاه ممکن است به دستگاه آسیب برساند یا آسیب بسیار جدی ایجاد کند.
در این مدارها، تمام عناصر الکتریکی (منابع ولتاژ یا جریان، سلف‌ها، خازن‌ها، مقاومت‌ها و غیره) به صورت سری به هم متصل می‌شوند، یعنی فقط یک مسیر برای عبور جریان برق وجود دارد. اینها مدارهای تک شاخه هستند.
در این مدارها تمامی عناصر الکتریکی (منابع ولتاژ و جریان، سلف ها، خازن ها، مقاومت ها و غیره) به صورت موازی به هم متصل می شوند، یعنی مسیرهای زیادی برای عبور برق وجود دارد و حداقل انشعاب در این مدار دو انشعاب است.
اگر عناصر مدار در برخی از قسمت ها سری به هم و در برخی دیگر موازی باشند، این یک مدار سری موازی خواهد بود. به عبارت دیگر، این ترکیبی از مدارهای سری، موازی و سری – موازی است.
در ادامه مدارهای مشتق شده بیشتری از مدارهای سری، موازی و سری-موازی آورده شده است
تمام این مدارها در شکل زیر نشان داده شده است.
در مدارهای داده شده، تمام اجزا یا عناصر ذکر شده در بالا ممکن است به صورت سری، موازی یا در هر دو ترکیب از پیکربندی سری-موازی متصل شوند.
این نوع مدارها در اتصال ستاره یا اتصال مثلث متصل می شوند. در این مدارها، المان های الکتریکی به گونه ای به هم متصل می شوند که از نظر پیکربندی سری، موازی یا سری-موازی تعریف نشده است. مدارهای مثلث ستاره را می توان با تبدیل ستاره به دلتا و دلتا به ستاره حل کرد.
قبل از تجزیه و تحلیل یک مدار و شبکه الکتریکی، باید اصطلاحات مفید زیر را در رابطه با مدارهای الکتریکی بدانید که ماهیت و ویژگی های یک مدار را مشخص می کند.
مدار حاوی منبع تغذیه ولتاژ متناوب به مدارهای AC معروف است. منابع تامین برای مثال ژنراتورهای دینام و سنکرون هستند.
مداری که حاوی منبع تغذیه DC ولتاژ است به عنوان مدارهای DC شناخته می شود. منابع تامین برای مثال باتری ها و ژنراتورهای DC هستند.
برق متناوب که در آن همه ولتاژها دارای الگوی سینوسی یکسان در یک دوره زمانی خاص هستند به عنوان منبع AC تک فاز شناخته می شود. در مدار الکتریکی AC تک فاز، تنها دو سیم (معروف به فاز یا خط و خنثی) برای تکمیل مدار مورد نیاز است.
پلی به معنای بیش از یک است. همانطور که از نام آن پیداست، برق متناوب که در آن سه ولتاژ سینوسی با اختلاف فاز 120 درجه وجود دارد. در مدارهای سه فاز AC برای تکمیل مدار به سیم سه فاز سه یا سه سیم فاز چهار نیاز است.
اجزا یا عناصر مختلفی که در مدارهای الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، پارامترها یا ثابت‌های مدار نامیده می‌شوند، یعنی مقاومت، خازن، اندوکتانس، فرکانس و غیره. این پارامترها می‌توانند توده یا توزیع شوند.
مداری که حاوی یک یا چند منبع EMF (نیروی حرکتی) باشد، مدار الکتریکی فعال نامیده می شود.
مداری که در آن هیچ منبع EMF وجود ندارد، مدار غیرفعال نامیده می شود.
مدار خطی یک مدار الکتریکی است که در آن پارامترهای مدار (مقاومت، اندوکتانس، خازن، شکل موج، فرکانس و غیره) ثابت هستند. به عبارت دیگر مداری که پارامترهای آن نسبت به جریان و ولتاژ تغییر نمی کند، مدار خطی نامیده می شود.
مدار غیر خطی یک مدار الکتریکی است که پارامترهای آن نسبت به جریان و ولتاژ متفاوت است. به عبارت دیگر، مداری که در آن پارامترهای مدار (مقاومت، اندوکتانس، خازن، شکل موج، فرکانس و غیره) ثابت نباشد، مدار غیر خطی نامیده می شود.
در مدارهای یک طرفه ، با تغییر جهت ولتاژ یا جریان تغذیه، خاصیت مدار تغییر می کند. به عبارت دیگر، یک مدار یک طرفه اجازه می دهد تا جریان فقط در یک جهت جریان یابد. دیود یا یکسو کننده نمونه ای از مدار یک طرفه است زیرا یکسوسازی را در هر دو جهت تامین انجام نمی دهد.
در مدارهای دوطرفه، با تغییر جهت ولتاژ یا جریان تغذیه، خاصیت مدار تغییر نمی کند. به عبارت دیگر، یک مدار دو طرفه اجازه می دهد تا جریان در هر دو جهت جریان یابد. خط انتقال بهترین مثال از یک مدار دوطرفه است زیرا با ارائه ولتاژ تغذیه از هر جهت (انتهای شروع یا پایان) خواص مدار ثابت می ماند.
در این قسمت شما را به برخی از واژه های پرکاربرد در رابطه با مدار الکتریکی آشنا می کنیم:
نقطه یا اتصالی که در آن دو یا چند عنصر مدار (مقاومت، خازن، سلف و غیره) به هم می رسند، گره نامیده می شود.
به قسمت یا قسمتی از مدار که بین دو اتصال قرار دارد، انشعاب می گویند. در یک انشعاب، یک یا چند عنصر دارای دو پایانه را می توان متصل کرد.
یک مسیر بسته در مداری که بیش از دو مش می تواند رخ دهد حلقه نامیده می شود، یعنی ممکن است مش های زیادی در یک حلقه وجود داشته باشد، اما یک مش شامل یک حلقه نباشد.
به حلقه بسته ای که حلقه دیگری در آن وجود ندارد یا مسیری که مسیرهای دیگر را در بر ندارد، Mesh می گویند.
مدارهای یک طرفه و دو طرفه دو نوع مدار الکتریکی هستند که ویژگی های متفاوتی دارند. هر دو نوع مدار را می توان برای کاربردهای مختلفی مانند تقویت کننده ها، نوسان سازها، منابع تغذیه و غیره استفاده کرد.
تفاوت اصلی بین مدارهای یک طرفه و دو طرفه در توانایی آنها برای کنترل یا تنظیم سطوح جریان یا ولتاژ درون سیستم در یک جهت خاص است. در یک پیکربندی یک طرفه، تنظیم ولتاژ از طریق مقاومت هایی که در هر انتهای قطعه قرار می گیرند، حاصل می شود. در حالی که با قطعات متصل دو طرفه، می توانند از یک عنصر فعال مانند ترانزیستورها یا دیودها برای ارائه بازخورد استفاده کنند، به طوری که هر تغییری که در یک طرف ایجاد شود، در تمام عناصر متصل به هم توسط این نوع مدار منعکس شود.
برای روشن و قابل فهم شدن مطالب، اجازه دهید عناصر و مدارهای یک طرفه و دو طرفه را با مثال های زیر بشناسیم.
در مدارهای یک طرفه، ویژگی و مشخصات یک مدار با تغییر جهت ولتاژ یا جریان تغذیه تغییر می کند. به عبارت دیگر، یک مدار یک طرفه اجازه می دهد تا جریان فقط در یک جهت جریان یابد تا عملیات خاصی انجام شود.
مثال: یکسو کننده دیود یک مدار الکتریکی یک طرفه است زیرا یکسوسازی را در هر دو جهت انجام نمی دهد، یعنی فقط یکسوسازی را در یک جهت انجام می دهد. مثال دیگر مدار مقاومتی خالص است که در آن ویژگی های V-I تغییر نمی کند، مهم نیست جهت ولتاژ تغذیه چیست.
اما در مدارهای دوطرفه، با تغییر جهت ولتاژ تغذیه یا جریان، ویژگی و مشخصات یک مدار تغییر نمی کند. به عبارت دیگر، مدار دوطرفه اجازه می دهد تا جریان در هر دو جهت برای عملیات خاص جریان یابد.
مثال: خط انتقال در سیستم قدرت یک مدار الکتریکی دو طرفه است زیرا هنگامی که ولتاژ تغذیه از هر جهت اعمال شود، مشخصات آن تغییر نمی کند. به عبارت دیگر، بدون توجه به جهت ولتاژ یا جریان منبع تغذیه، مشخصات و خواص مدار ثابت می‌مانند. مثال دیگر یک مدار مبتنی بر دیود است که فقط در یک جهت هدایت می کند، یعنی بایاس رو به جلو.
منبع : https://novinalborz.com/electric-circute/ از وب سایت نوین البرز
