Elektriskās enerģijas uztvērēju pieslēgšanas metodes

Vienlaicīgi iekļaujot vienā tīklā vairākus enerģijas uztvērējus, šos uztvērējus var viegli uzskatīt par vienkārši vienas ķēdes elementiem, kuriem katram ir sava pretestība.

Dažos gadījumos šī pieeja izrādās diezgan pieņemama: kvēlspuldzes, elektriskos sildītājus utt. - var uztvert kā rezistorus. Tas ir, ierīces var aizstāt ar to pretestību, un ir viegli aprēķināt ķēdes parametrus.

Strāvas uztvērēju pievienošanas metode var būt viena no šīm: seriālais, paralēlais vai jauktais savienojuma veids.

Sērijas savienojums

Ja virknes uztvērēji (rezistori) ir savienoti virknes shēmā, tas ir, pirmā otrā izeja ir savienota ar otrās pirmās izejas, otrās izeja ir savienota ar trešās pirmās izeju, trešās otrās izeja ar pirmās ceturtās izejas palīdzību utt., Kad šāda ķēde tiek savienota ar barošanas avots caur visiem ķēdes strāvas elementiem plūdīs ar tādu pašu lielumu. Šī ideja ir izskaidrota attēlā.

Aizstājot ierīces ar to pretestībām, mēs pārveidojam figūru ķēdē, tad pretestības R1 līdz R4, savienotas virknē, katra uzņems noteiktus spriegumus, kas kopumā piešķirs EML vērtību strāvas avota spailēs. Vienkāršības labad turpmāk attēlojiet avotu galvaniskas šūnas formā.

Izsakot sprieguma kritumu caur strāvu un caur pretestību, iegūstam izteiksmi uztvērēju virknes ķēdes ekvivalentai pretestībai: rezistoru virknes savienojuma kopējā pretestība vienmēr ir vienāda ar visu pretestību, kas veido šo ķēdi, algebrisko summu. Un tā kā spriegumus katrā no shēmas sadaļām var atrast no Ohma likuma (U = I * R, U1 = I * R1, U2 = I * R2 utt.) Un E = U, tad mūsu shēmai mēs iegūstam:

Spriegums barošanas avota spailēs ir vienāds ar sprieguma kritumu summu katrā no virkni savienotajiem uztvērējiem, kas veido ķēdi.

Tā kā strāva plūst pa visu ķēdi ar vienādu vērtību, būs taisnīgi teikt, ka spriegumi pie sērijveidā savienotajiem uztvērējiem (rezistoriem) ir saistīti proporcionāli pretestībām. Un jo augstāka ir pretestība, jo lielāks spriegums tiek piemērots uztvērējam.

Rezistoru virknes savienojumam n gabalu skaitā ar vienādu pretestību Rk, ekvivalenta kopējā ķēdes pretestība kopumā būs n reizes lielāka par katru no šīm pretestībām: R = n * Rk. Attiecīgi spriegumi, kas tiek piemēroti katram ķēdes pretestībai, būs vienādi un būs n reizes mazāki par spriegumu, kas pielikts visai ķēdei: Uk = U / n.

Strāvas uztvērēju virknes savienojumam ir raksturīgas šādas īpašības: ja mainīsit viena ķēdes uztvērēja pretestību, mainīsies spriegums pie citiem ķēdes uztvērējiem; kad viens no uztvērējiem sabojājas, strāva apstāsies visā ķēdē, visos pārējos uztvērējos.

Sakarā ar šīm īpašībām seriālais savienojums ir reti sastopams un tiek izmantots tikai tur, kur tīkla spriegums ir lielāks par uztvērēju nominālo spriegumu, ja nav alternatīvu.

Piemēram, ar 220 voltu spriegumu jūs varat barot divas sērijveidā savienotas lampas ar vienādu jaudu, no kurām katra ir paredzēta 110 voltu spriegumam. Ja šīm lampām ar vienādu nominālo barošanas spriegumu ir atšķirīga nominālā jauda, ​​viena no tām tiks pārslogota un, visticamāk, uzreiz izdeg.

Paralēlais savienojums

Uztvērēju paralēlais savienojums ietver katra no tiem iekļaušanu starp pāris elektriskās ķēdes punktiem tā, lai tie veidotu paralēlas filiāles, no kurām katru darbina avota spriegums. Skaidrības labad mēs atkal nomainīsim uztvērējus ar to elektrisko pretestību, lai iegūtu ķēdi, saskaņā ar kuru ir ērti aprēķināt parametrus.

Kā jau minēts, paralēla savienojuma gadījumā katram no rezistoriem ir vienāds spriegums. Un saskaņā ar Ohmas likumu mums ir: I1 = U / R1, I2 = U / R2, I3 = U / R3.

Šeit es esmu avota strāva. Pirmais Kirhhofa likums šai shēmai ļauj mums rakstīt strāvas izteiksmi tās nesadalītajā daļā: I = I1 + I2 + I3.

Tādējādi kopējo pretestību ķēdes elementu paralēlai savienošanai viens ar otru var atrast no formulas:

Pretestības savstarpēju saukšanu sauc par vadītspēju G, un var uzrakstīt arī shēmas vadītspējas formulu, kas sastāv no vairākiem paralēli savienotiem elementiem: G = G1 + G2 + G3. Ķēdes vadītspēja to veidojošo rezistoru paralēla savienojuma gadījumā ir vienāda ar šo rezistoru vadītspēju algebrisko summu. Tāpēc, kad ķēdei tiek pievienoti paralēli uztvērēji (rezistori), shēmas kopējā pretestība samazināsies, un attiecīgi palielināsies arī kopējā vadītspēja.

Strāvas ķēdē, kas sastāv no paralēli savienotiem uztvērējiem, tiek sadalītas starp tām tieši proporcionāli to vadītspējai, tas ir, apgriezti proporcionāli to pretestībai. Šeit mēs varam sniegt analoģiju no hidraulikas, kad ūdens plūsma tiek sadalīta caur caurulēm atbilstoši to sekcijām, tad lielāka sekcija ir līdzīga mazākajai pretestībai, tas ir, lielāka vadītspēja.

Ja ķēde sastāv no vairākiem (n) identiskiem rezistoriem, kas savienoti paralēli, tad shēmas kopējā pretestība būs n reizes mazāka par viena no rezistoru pretestību, un strāva caur katru no rezistoriem būs n reizes mazāka par kopējo strāvu: R = R1 / n; I1 = I / n.

Ķēde, kas sastāv no paralēli savienotiem uztvērējiem, kas savienoti ar enerģijas avotu, ir raksturīga ar to, ka katrs no uztvērējiem tiek barots ar enerģijas avotu.

Ideālam elektroenerģijas avotam apgalvojums ir patiess: savienojot vai atvienojot rezistorus paralēli avotam, atlikušo pievienoto rezistoru strāvas nemainīsies, tas ir, ja viens vai vairāki paralēlās ķēdes uztvērēji neizdodas, pārējie turpinās strādāt tajā pašā režīmā.

Sakarā ar šīm īpašībām paralēlajam savienojumam ir ievērojama priekšrocība salīdzinājumā ar seriālo, un šī iemesla dēļ tas ir paralēlais savienojums, kas visbiežāk ir sastopams elektriskajos tīklos. Piemēram, visas mūsu mājas elektriskās ierīces ir paredzētas paralēlai savienošanai ar sadzīves tīklu, un, ja jūs to atvienojat, tas nekaitēs pārējiem.

Sērijas un paralēlas shēmas salīdzinājums

Jaukts savienojums

Ar jauktu uztvērēju savienojumu saprot šādu savienojumu, ja daļa vai vairāki no tiem ir savienoti virknē, bet vēl viena vai vairākas - paralēli. Turklāt visu ķēdi var veidot no dažādiem šādu daļu savienojumiem savā starpā. Piemēram, apsveriet shēmu:

Trīs sērijveidā savienoti rezistori ir savienoti ar enerģijas avotu, vēl divi ir savienoti paralēli vienam no tiem, un trešais ir savienots paralēli visai ķēdei.Lai atrastu ķēdes pretestību, tās iziet secīgās transformācijās: sarežģīta ķēde tiek secīgi novesta līdz vienkāršai formai, secīgi aprēķinot katras saites pretestību, un tādējādi atrodiet kopējo ekvivalento pretestību.

Mūsu piemēram. Vispirms tiek atrasta divu virknē savienoto rezistoru R4 un R5 kopējā pretestība, pēc tam to paralēlā savienojuma ar R2 pretestība, tad tie tiek pievienoti iegūtajai R1 un R3 vērtībai, un pēc tam tiek aprēķināta visas ķēdes, ieskaitot paralēlo atzaru R6, pretestības vērtība.

Konkrētu uzdevumu risināšanai praksē dažādiem mērķiem tiek izmantotas dažādas enerģijas uztvērēju pievienošanas metodes. Piemēram, jauktu savienojumu var atrast mīkstas uzlādes shēmās. elektrolītiskie kondensatori jaudīgās barošanas avotos, kur slodze (kondensatori pēc diodes tilta) caur rezistoru vispirms saņem jaudu virknē, tad rezistoru saista ar releja kontaktiem, un slodze tiek savienota ar diodes tiltu paralēli.