Metoder för anslutning av elektriska energimottagare

Genom att samtidigt inkludera flera kraftmottagare i samma nätverk kan dessa mottagare enkelt betraktas som element i en enda krets, som var och en har sitt eget motstånd.

I vissa fall visar det sig att denna metod är ganska acceptabel: glödlampor, elektriska värmare etc. - kan uppfattas som motstånd. Det vill säga enheterna kan ersättas av deras motstånd, och det är lätt att beräkna kretsens parametrar.

Metoden för att ansluta strömmottagarna kan vara en av följande: seriell, parallell eller blandad typ av anslutning.

Seriell anslutning

När flera mottagare (motstånd) är anslutna i en seriekrets, det vill säga den första utgången är ansluten till den första utgången från den andra, den andra utgången från den andra är ansluten till den första utgången från den tredje, den andra utgången från den tredje med den första utgången från den fjärde, etc., vid anslutning av en sådan krets till kraftkällan, genom alla element i kretsströmmen kommer jag att flöda av samma storlek. Denna idé förklaras i figuren.

Genom att ersätta enheterna med deras motstånd, förvandlar vi figuren till en krets, sedan kommer motstånden R1 till R4, anslutna i serie, att ta på sig vissa spänningar, som totalt ger EMF-värdet vid terminalerna på kraftkällan. För enkelhetens skull kommer vi nedan att beskriva källan i form av en galvanisk cell.

Efter att ha uttryckt spänningsfallet genom strömmen och genom motstånden, får vi uttrycket för ekvivalentmotståndet i seriekretsen för mottagarna: det totala motståndet för seriekopplingen av motstånden är alltid lika med den algebraiska summan av alla motstånd som utgör denna krets. Och eftersom spänningarna i var och en av kretsdelarna kan hittas från Ohms lag (U = I * R, U1 = I * R1, U2 = I * R2, etc.) och E = U, då för vår krets får vi:

Spänningen vid strömförsörjningens terminaler är lika med summan av spänningsfallet vid var och en av de seriekopplade mottagarna som utgör kretsen.

Eftersom strömmen flyter genom hela kretsen med samma värde, är det rättvist att säga att spänningarna vid de seriekopplade mottagarna (motstånd) är relaterade i proportion till motstånden. Och ju högre motstånd, desto högre spänning på mottagaren.

För en serieanslutning av motstånd i mängden n bitar som har samma motstånd Rk, kommer den ekvivalenta totala kretsmotståndet som helhet att vara n gånger större än vart och ett av dessa motstånd: R = n * Rk. Följaktligen kommer de spänningar som appliceras på vart och ett av kretsmotstånden att vara lika med varandra och vara n gånger mindre än spänningen som appliceras på hela kretsen: Uk = U / n.

Följande egenskaper är karakteristiska för seriekopplingen av effektmottagare: om du ändrar motståndet hos en av kretsmottagarna, kommer spänningarna vid de andra kretsmottagarna att ändras; när en av mottagarna går sönder kommer strömmen att stanna i hela kretsen, i alla andra mottagare.

På grund av dessa funktioner är seriell anslutning sällsynt och används endast när nätspänningen är högre än mottagarnas nominella spänning, i avsaknad av alternativ.

Med en spänning på 220 volt kan du till exempel driva två seriekopplade lampor med lika stor effekt, var och en är utformad för en spänning på 110 volt. Om dessa lampor med samma nominella matningsspänning har olika märkeffekt kommer en av dem att bli överbelastad och troligen kommer omedelbart att bränna ut.

Parallell anslutning

Mottagarnas parallella anslutning involverar införandet av var och en av dem mellan ett par punkter i den elektriska kretsen så att de bildar parallella grenar, som var och en drivs av källans spänning. För tydlighetens skull ersätter vi åter mottagarna med deras elektriska motstånd för att få en krets enligt vilken det är bekvämt att beräkna parametrarna.

Som redan nämnts, när det gäller en parallell anslutning, upplever varje motstånd samma spänning. Och i enlighet med Ohms lag har vi: I1 = U / R1, I2 = U / R2, I3 = U / R3.

Här är jag källströmmen. Den första Kirchhoff-lagen för denna krets gör det möjligt för oss att skriva uttrycket för strömmen i dess ogrenade del: I = I1 + I2 + I3.

Följaktligen kan det totala motståndet för parallellanslutning av kretselement till varandra hittas från formeln:

Resistroet för motståndet kallas konduktiviteten G, och formeln för ledningsförmågan hos kretsen, bestående av flera parallellt anslutna element, kan också skrivas: G = G1 + G2 + G3. Kretsens konduktivitet vid parallellanslutning av motstånd som bildar den är lika med den algebraiska summan av konduktiviteterna hos dessa motstånd. Därför, när parallella mottagare (motstånd) läggs till kretsen, kommer kretsens totala motstånd att minska, och den totala konduktiviteten kommer att öka i enlighet därmed.

Strömmarna i kretsen som består av parallellt anslutna mottagare fördelas mellan dem i direkt proportion till deras konduktiviteter, dvs omvänt proportionell mot deras motstånd. Här kan vi ge en analogi från hydraulik, där vattenflödet fördelas genom rören i enlighet med deras sektioner, då en större sektion liknar ett lägre motstånd, det vill säga en större konduktivitet.

Om kretsen består av flera (n) identiska motstånd parallellt anslutna, kommer kretsens totala motstånd att vara n gånger lägre än motståndet för ett av motstånden, och strömmen genom vart och ett av motstånden kommer att vara n gånger mindre än den totala strömmen: R = R1 / n; I1 = I / n.

En krets bestående av parallellt anslutna mottagare anslutna till en strömkälla kännetecknas av att var och en av mottagarna spänns av kraftkällan.

För en idealisk källa för elektricitet är uttalandet sant: när du ansluter eller kopplar motstånd parallellt med källan kommer strömmarna i de återstående anslutna motstånden inte att förändras, det vill säga om en eller flera mottagare av parallellkretsen misslyckas kommer resten att fortsätta arbeta i samma läge.

På grund av dessa funktioner har en parallellanslutning en betydande fördel jämfört med en seriell, och av denna anledning är det en parallellanslutning som är vanligast i elektriska nätverk. Till exempel är alla elektriska apparater i våra hem konstruerade för att anslutas till ett hushållsnätverk parallellt, och om du kopplar bort en kommer det inte att skada resten.

Jämförelse av seriella och parallella kretsar

Blandad förening

En blandad anslutning av mottagare förstås betyda en sådan anslutning när en del eller flera av dem är anslutna i serie, och en annan del eller flera parallellt. Dessutom kan hela kedjan bildas av olika föreningar av sådana delar mellan varandra. Tänk till exempel på schemat:

Tre seriekopplade motstånd är anslutna till en kraftkälla, ytterligare två är anslutna parallellt med ett av dem, och det tredje är anslutet parallellt med hela kretsen.För att hitta kretsens impedans, de genomgår successiva transformationer: en komplex krets leds sekventiellt till en enkel form, beräknar i tur och ordning motståndet för varje länk, och hittar således det totala ekvivalenta motståndet.

För vårt exempel. Först hittas det totala motståndet för de två motstånden R4 och R5 som är anslutna i serie, sedan motståndet för deras parallella anslutning med R2, sedan läggs de till det erhållna värdet på R1 och R3, och sedan beräknas resistansvärdet för hela kretsen, inklusive den parallella grenen R6.

Olika metoder för att ansluta strömmottagare används i praktiken för olika syften för att lösa specifika uppgifter. Till exempel kan en blandad förening återfinnas i mjuka laddningskretsar. elektrolytiska kondensatorer i kraftfulla strömförsörjningar, där lasten (kondensatorer efter diodbron) först tar emot ström i serie genom motståndet, sedan överbryts motståndet av reläkontakterna, och lasten ansluts parallellt till diodbron.