Prawa Kirchhoffa, tzw. prądowe i napięciowe, są fundamentem współczesnej teorii obwodów elektrycznych. Ich znajomość jest niezbędna do właściwego projektowania i wykonania każdej instalacji, a także lokalizowania usterek i awarii.
Sprawdź aparaturę elektryczną w hurtowni Onninen
Wpływ prawa Kirchhoffa na działanie instalacji elektrycznej
Sformułowane I i II prawo Kirchhoffa odgrywa bardzo istotną rolę w projektowaniu instalacji elektrycznych. I z nich odnosi się do samego prądu, natomiast II — nawiązuje do jego napięcia. Ich znajomość jest niezbędna dla zrozumienia, w jaki sposób prąd oraz napięcie rozkładają się w obwodach elektrycznych, szczególnie w złożonych układach. Obecnie uważa się, że prawo prądowe i napięciowe, jak to często zamiennie nazywa się zasady sformułowane przez Kirchhoffa, są fundamentem teorii obwodów elektrycznych.
Zasady te można tłumaczyć w funkcjonalnym, praktycznym ujęciu, w kontekście pracy podejmowanej przez projektantów instalacji elektrycznych. Dokładna analiza rozkładu prądu pozwala na dobranie odpowiednich komponentów układu, w tym nie tylko przewodów, ale również bezpieczników, czy wyłączników, uwzględniając poziomy napięć, jakie występowały będą w poszczególnych fragmentach instalacji.
Mimo że najczęściej o zastosowaniu praw Kirchhoffa mówi się w kontekście projektowania, to w praktyce mają one bardzo duże znaczenie również w aspekcie diagnozowania awarii. Specjaliści mogą z dużą precyzją ustalić lokalizację zwarć czy problemy z uszkodzeniem przewodów, a także nieprawidłowości dotyczące rozkładu prądów w instalacji.
Zarówno napięcie, jak i natężenie prądu w układzie można precyzyjnie zmierzyć, ale niezbędna będzie aparatura elektryczna. Wykonane pomiary pozwalają ocenić kierunek przepływu prądu, wartość rezystancji, dostarczają informacji, jaka jest suma spadków napięć, czy natężenie prądu płynącego. Na tej podstawie obwód elektryczny może być optymalnie zaprojektowany i wyposażony w odpowiednie elementy, takie jak ograniczniki przepięć, wyłączniki nadprądowe, czy wyłączniki różnicowo-prądowe, a także cała aparatura modułowa.
I prawo Kirchhoffa — ustalenie wartości kierunków prądów
Zgodnie z I prawem Kirchhoffa, suma natężeń prądów wpływających do węzła elektrycznego, jest równa sumie prądów wypływających. Prawo to nawiązuje do ładunków elektrycznych, które nie mogą gromadzić się w jednym punkcie, w konsekwencji to, co do układu wpływa, musi go również opuścić.
Zasada ta ma duże znaczenie w procesach projektowania instalacji elektrycznych, szczególnie w kontekście rozdzielania prądu pomiędzy określone gałęzie instalacji. Zgodnie z I prawem Kirchhoffa specjalista może oszacować, w jaki sposób prąd będzie dzielił się, w zależności od tego, jaki opór charakteryzował będzie poszczególne gałęzie instalacji.
I prawo Kirchhoffa i jego wpływ na instalację należy analizować również przez pryzmat obciążenia obwodów prądu stałego, bo zasada umożliwia oszacowanie obciążenie w różnych fragmentach instalacji, aby nie doszło do jej przeciążenia. Gdyby do takiej sytuacji doszło, to bardzo istotnie wzrosłoby ryzyko awarii, a nawet pożaru.
II prawo Kirchhoffa — suma spadków sił w obwodzie
Drugie prawo Kirchhoffa, tzw. napięciowe prawo Kirchhoffa, odnosi się do napięcia prądu. Mówi ono, że suma napięć w zamkniętej pętli w obwodzie elektrycznym jest równa 0. Stwierdzenie to jest konsekwencją zasady zachowania energii, w myśl której prąd krążący wewnątrz obwodu napotyka spadki napięcia, przez co sumarycznie równoważą one źródła napięcia wewnątrz tego obwodu.
W praktyce informacje te są ważne w procesie projektowania instalacji elektrycznej. Przede wszystkim należy pamiętać, że projektując instalację, trzeba uwzględnić spadki napięć na przewodach. Fakt ten ma szczególne znaczenie w przypadku w przypadku instalacji o wysokiej mocy. Dzięki sformułowanemu prawu Kirchhoffa projektant może precyzyjnie określić, jaką ilość energii (napięcia) straci prąd, przepływając przez przewody układu. Poznanie wartości pozwala specjalistom na dobór właściwych przewodów, które pomogą ograniczyć spadki napięcia, aby nie były one zbyt duże.
Znajomość i zrozumienie prawa Kirchhoffa dotyczące napięcia prądu to podstawa podczas projektowania układów instalacji elektrycznych. Pomaga ono zapewnić stabilność, niezbędną dla prawidłowego funkcjonowania wszystkich urządzeń elektrycznych podpiętych do danej sieci.