Ce legătură de rezistențe se numește serie? Metode de conectare a receptoarelor de energie electrică

Buna ziua.

Astăzi vom lua în considerare conexiunea în serie și paralelă a rezistențelor. Subiectul este foarte interesant și relevant pentru viața noastră de zi cu zi. De regulă, cu această temă începe orice obiect. În caz contrar, primul lucru.

În primul rând, să ne dăm seama de ce există „rezistență”. Sinonime pentru această definiție pot fi: încărcare sau rezistență. Din moment ce vorbim despre o rețea electrică, rezultă că curentul curge prin fire. Indiferent cât de bine curge curentul prin fire și indiferent din ce materiale sunt fabricate firele, un fel de forță de frecare încă acționează asupra curentului. Adică curentul întâmpină o oarecare rezistență și, în funcție de material, secțiune transversală și lungimea firului, această rezistență este mai puternică sau mai slabă. Astfel, în limba rusă a fost adoptat termenul „rezistență”, care desemnează un anumit element de circuit care creează un obstacol tangibil în calea trecerii curentului, iar mai târziu a apărut termenul popular „sarcină”, adică un element de încărcare, iar termenul „rezistor” provine din limba engleză. Am înțeles conceptele, acum putem începe să exersăm. Să începem, poate, cu o conexiune paralelă a rezistențelor pur și simplu pentru că le folosim aproape peste tot.

Conectarea în paralel a rezistențelor

Cu o conexiune paralelă, toate rezistențele sunt conectate cu începutul lor la un punct al sursei de alimentare și capetele lor la altul. Să nu mergem departe, dar uită-te în jurul nostru. Un uscător de păr, fier de călcat, mașină de spălat, prăjitor de pâine, cuptor cu microunde și orice alt aparat electric au un ștecher cu două capete de lucru și un capăt de protecție (împământare). Tensiunea din priză este sursa noastră de energie. Indiferent câte aparate electrice conectăm la rețea, le conectăm pe toate în paralel la o singură sursă de alimentare. Să desenăm o diagramă pentru a fi mai clară.

Indiferent câți consumatori sunt adăugați la această schemă, absolut nimic nu se schimbă. Un capăt al aparatului electric este conectat la magistrala zero, iar celălalt la fază. Acum să transformăm puțin diagrama:

Acum avem trei rezistențe:

Fier de călcat 2,2 kW – R1 (22 Ohm);

Aragaz 3,5 kW – R2 (14 Ohm);

Bec 100 W – R3 (484 Ohm).

Acestea sunt valorile reale ale rezistenței acestor consumatori la curentul electric. Ne pornim consumatorii unul câte unul la rețea și ce se întâmplă cu contorul? Așa e, începe să numere mai repede banii din portofel. Acum ne amintim legea lui Ohm, care spune că puterea curentului este invers proporțională cu rezistența și înțelegem că cu cât rezistența este mai mică, cu atât puterea curentului este mai mare. Pentru a înțelege mai ușor ce se întâmplă, imaginați-vă o sală de concert cu trei ieșiri de dimensiuni diferite și o mulțime de oameni. Cu cât ușa se deschide mai mare, cu atât mai mulți oameni pot trece prin ea în același timp și cu cât se deschid mai multe uși, cu atât va crește mai mult debitul. Ei bine, acum să trecem la formule.

La fiecare rezistență se aplică aceeași tensiune - 220 volți.

Din diagramă și din practică vedem că curenții se adună la un curent comun, prin urmare, obținem următoarea ecuație:

Dacă te uiți îndeaproape la ecuație, vei observa că partea superioară a ecuației este neschimbată și poate fi luată ca una, obținându-se următoarea formulă:

Există, de asemenea, o formulă privată pentru calcularea a două rezistențe conectate în paralel:

Ei bine, hai să facem calculul în practică.

Și obținem o rezistență totală de 8.407 Ohmi.

În articolul anterior m-am uitat la el și hai să-l verificăm.

Puterea circuitului va fi:

Ne calculăm puterile: 2000+3500+100=5600, care este aproape egal cu 5757, o eroare atât de mare se datorează faptului că am rotunjit valorile rezistenței la numere întregi.

Ce concluzii se pot trage? După cum puteți vedea, rezistența totală (numită și echivalentă) va fi întotdeauna mai mică decât cea mai mică rezistență a circuitului. În cazul nostru, aceasta este o placă cu o rezistență de 14 ohmi și un echivalent de 8,4 ohmi. Acest lucru este de înțeles. Îți amintești exemplul cu ușile din sala de concert? Rezistența poate fi numită lățime de bandă. Deci, numărul total de persoane (electroni) care părăsesc sala va fi mai mare decât debitul fiecărei uși individuale. Adică, cantitatea de curent crește. Cu alte cuvinte, pentru curent, fiecare dintre rezistențe va fi o altă ușă prin care poate curge.

Conectarea în serie a rezistențelor

În conexiune în serie, capătul unei rezistențe este conectat la altul. Un exemplu tipic de astfel de conexiune este o ghirlandă de Anul Nou.

Din câte știm dintr-un curs de fizică școlar, un singur curent circulă printr-un circuit închis. Deci ce avem:

Bec 200 W – R1 (242 Ohm)

Bec de 100 wați – R2 (484 Ohm)

Bec 50 W – R3 (968 Ohm)

Să ne întoarcem din nou la alegorie și să ne imaginăm o sală de concert, dar doar de data aceasta va fi un coridor lung cu trei uși care duc din el. Acum actualii (oamenii) au o singură cale de a merge secvenţial de la o uşă la alta. Pentru a rezolva această problemă va trebui să pornim de la tensiune. Pe baza faptului că suma de pe sursa de alimentare este egală cu suma căderilor de tensiune pe rezistențe, obținem următoarea formulă:

Asta implică:

Împărțind ambele părți ale ecuației la o valoare comună, ajungem la concluzia că, cu o conexiune în serie, pentru a obține rezistența echivalentă a circuitului, trebuie să însumăm toate rezistențele acestui circuit:

Sa verificam. R=242+484+968=1694 Ohm

După cum puteți vedea, echilibrul de putere este aproape egal. Și acum atenție la o caracteristică care va dezvălui din nou conceptul de „rezistență”. Vă rugăm să rețineți că vom avea cea mai mare putere pe cel mai slab bec:

S-ar părea că totul ar trebui să fie invers, un bec mai puternic ar trebui să strălucească mai tare. Să revenim la alegoria noastră. Unde crezi că zdrobirea va fi mai puternică lângă ușa lată sau lângă cea îngustă? Unde va fi mai cald? Desigur, va fi o zdrobire lângă ușa îngustă, iar acolo unde este o zdrobire, va fi cald, pentru că oamenii vor încerca să-și croiască drum mai repede. Într-un curent, rolul oamenilor este jucat de electroni. Acesta este paradoxul care apare atunci când rezistențele de diferite valori sunt conectate într-un circuit în serie și de aceea încearcă să folosească becuri identice în ghirlande. Acum, cunoscând principiile conexiunii în serie a rezistențelor, puteți calcula orice ghirlandă. De exemplu, aveți lămpi de mașină de 12 volți. Știind că tensiunea totală este egală cu suma căderilor de tensiune, trebuie doar să împărțim 220 de volți la 12 volți și obținem 18,3 lămpi. Adică dacă iei 18 sau 19 lămpi identice de 12 volți și le conectezi în serie, atunci pot fi pornite la 220 volți și nu se vor arde.

Să rezumam

Cu o conexiune paralelă a rezistențelor, rezistența echivalentă scade (sala de concert se golește de trei ori mai repede, aproximativ vorbind, oamenii se împrăștie de-a lungul a trei coridoare), iar cu o conexiune în serie, rezistența crește (indiferent cum oamenii vor să părăsească sala mai repede). , vor trebui să facă acest lucru doar de-a lungul unui coridor și cu cât coridorul este mai îngust, cu atât creează mai multă rezistență).

O conexiune secvenţială este o conexiune a elementelor de circuit în care apare acelaşi curent I în toate elementele incluse în circuit (Fig. 1.4).

Pe baza celei de-a doua legi a lui Kirchhoff (1.5), tensiunea totală U a întregului circuit este egală cu suma tensiunilor din secțiuni individuale:

U = U 1 + U 2 + U 3 sau IR eq = IR 1 + IR 2 + IR 3,

de unde urmează

R eq = R1 + R2 + R3.

Astfel, la conectarea elementelor de circuit în serie, rezistența totală echivalentă a circuitului este egală cu suma aritmetică a rezistențelor secțiunilor individuale. În consecință, un circuit cu orice număr de rezistențe conectate în serie poate fi înlocuit cu un circuit simplu cu o rezistență echivalentă R eq (Fig. 1.5). După aceasta, calculul circuitului se reduce la determinarea curentului I al întregului circuit conform legii lui Ohm

iar folosind formulele de mai sus se calculează căderea de tensiune U 1 , U 2 , U 3 în secțiunile corespunzătoare ale circuitului electric (Fig. 1.4).

Dezavantajul conexiunii secvenţiale a elementelor este că, dacă cel puţin un element eşuează, funcţionarea tuturor celorlalte elemente ale circuitului se opreşte.

Circuit electric cu conexiune paralelă a elementelor

O conexiune paralelă este o conexiune în care toți consumatorii de energie electrică incluși în circuit sunt sub aceeași tensiune (Fig. 1.6).

În acest caz, ele sunt conectate la două noduri de circuit a și b și, pe baza primei legi a lui Kirchhoff, putem scrie că curentul total I al întregului circuit este egal cu suma algebrică a curenților ramurilor individuale:

I = I 1 + I 2 + I 3, adică.

de unde rezultă că

.

În cazul în care două rezistențe R 1 și R 2 sunt conectate în paralel, acestea sunt înlocuite cu o rezistență echivalentă

.

Din relația (1.6), rezultă că conductivitatea echivalentă a circuitului este egală cu suma aritmetică a conductivităților ramurilor individuale:

g eq = g 1 + g 2 + g 3.

Pe măsură ce numărul consumatorilor conectați în paralel crește, conductivitatea circuitului g eq crește și invers, rezistența totală R eq scade.

Tensiuni într-un circuit electric cu rezistențe conectate în paralel (Fig. 1.6)

U = IR eq = I 1 R 1 = I 2 R 2 = I 3 R 3.

Rezultă că

acestea. Curentul din circuit este distribuit între ramuri paralele în proporție inversă cu rezistența acestora.

Conform unui circuit conectat în paralel, consumatorii de orice putere, proiectați pentru aceeași tensiune, funcționează în modul nominal. Mai mult, pornirea sau oprirea unuia sau mai multor consumatori nu afectează funcționarea celorlalți. Prin urmare, acest circuit este circuitul principal pentru conectarea consumatorilor la o sursă de energie electrică.

Circuit electric cu o conexiune mixtă de elemente

O conexiune mixtă este o conexiune în care circuitul conține grupuri de rezistențe conectate în paralel și în serie.

Pentru circuitul prezentat în fig. 1.7, calculul rezistenței echivalente începe de la sfârșitul circuitului. Pentru a simplifica calculele, presupunem că toate rezistențele din acest circuit sunt aceleași: R 1 =R 2 =R 3 =R 4 =R 5 =R. Rezistențele R4 și R5 sunt conectate în paralel, atunci rezistența secțiunii circuitului cd este egală cu:

.

În acest caz, circuitul original (Fig. 1.7) poate fi reprezentat în următoarea formă (Fig. 1.8):

În diagramă (Fig. 1.8), rezistența R 3 și R cd sunt conectate în serie, iar apoi rezistența secțiunii circuitului ad este egală cu:

.

Apoi diagrama (Fig. 1.8) poate fi prezentată într-o versiune prescurtată (Fig. 1.9):

În diagramă (Fig. 1.9) rezistența R 2 și R ad sunt conectate în paralel, apoi rezistența secțiunii circuitului ab este egală cu

.

Circuitul (Fig. 1.9) poate fi reprezentat într-o variantă simplificată (Fig. 1.10), unde rezistențele R 1 și R ab sunt conectate în serie.

Atunci rezistența echivalentă a circuitului original (Fig. 1.7) va fi egală cu:

Orez. 1.10

Orez. 1.11

Ca urmare a transformărilor, circuitul original (Fig. 1.7) este prezentat sub forma unui circuit (Fig. 1.11) cu o rezistență R eq. Calculul curenților și tensiunilor pentru toate elementele circuitului se poate face conform legilor lui Ohm și Kirchhoff.

CIRCUITE LINEARE DE CURENT SINEUSOIDAL MONOFAZAT.

Obținerea EMF sinusoidal. . Caracteristicile de bază ale curentului sinusoidal

Principalul avantaj al curenților sinusoidali este că permit producerea, transportul, distribuția și utilizarea cât mai economice a energiei electrice. Fezabilitatea utilizării lor se datorează faptului că eficiența generatoarelor, motoarelor electrice, transformatoarelor și liniilor electrice în acest caz este cea mai mare.

Pentru a obține curenți variabili sinusoid în circuite liniare, este necesar ca e. d.s. schimbata si dupa o lege sinusoidala. Să luăm în considerare procesul de apariție a EMF sinusoidal. Cel mai simplu generator EMF sinusoidal poate fi o bobină dreptunghiulară (cadru), care se rotește uniform într-un câmp magnetic uniform cu viteză unghiulară ω (Fig. 2.1, b).

Fluxul magnetic care trece prin bobină pe măsură ce bobina se rotește abcd induce (induce) în ea pe baza legii inducției electromagnetice EMF e . Sarcina este conectată la generator folosind perii 1 , apăsat pe două inele colectoare 2 , care la rândul lor sunt conectate la bobină. Valoarea indusă a bobinei abcd e. d.s. în fiecare moment de timp este proporţională cu inducţia magnetică ÎN, dimensiunea părții active a bobinei l = ab + DC iar componenta normală a vitezei mișcării sale în raport cu câmpul vn:

e = Blvn (2.1)

Unde ÎNȘi l- valori constante, a vn- o variabilă în funcţie de unghiul α. Exprimarea vitezei v n prin viteza liniară a bobinei v, primim

e = Blv·sinα (2.2)

În expresia (2.2) produsul Blv= const. Prin urmare, e. d.s. indus într-o bobină care se rotește într-un câmp magnetic este o funcție sinusoidală a unghiului α .

Dacă unghiul α = π/2, apoi produsul Blvîn formula (2.2) există o valoare maximă (amplitudine) a e indusă. d.s. E m = Blv. Prin urmare, expresia (2.2) poate fi scrisă sub forma

e = Emsinα (2.3)

Deoarece α este unghiul de rotație în timp t, apoi, exprimându-l în termeni de viteză unghiulară ω , putem scrie α = ωt, și rescrieți formula (2.3) în forma

e = Emsinωt (2.4)

Unde e- valoare instantanee e. d.s. într-o bobină; α = ωt- fază care caracterizează valoarea lui e. d.s. la un moment dat în timp.

Trebuie remarcat faptul că instantanee e. d.s. pe o perioadă infinitezimală de timp poate fi considerată o valoare constantă, deci pentru valori instantanee ale lui e. d.s. e, Voltaj Și si curenti i legile curentului continuu sunt valabile.

Mărimile sinusoidale pot fi reprezentate grafic prin sinusoide și vectori rotativi. Când le înfățișăm ca sinusoide, valorile instantanee ale cantităților sunt reprezentate pe ordonată pe o anumită scară, iar timpul este reprezentat în abscisă. Dacă o mărime sinusoidală este reprezentată prin vectori rotativi, atunci lungimea vectorului pe scară reflectă amplitudinea sinusoidei, unghiul format cu direcția pozitivă a axei absciselor la momentul inițial este egal cu faza inițială, iar viteza de rotație a vectorului este egală cu frecvența unghiulară. Valorile instantanee ale mărimilor sinusoidale sunt proiecții ale vectorului rotativ pe axa ordonatelor. Trebuie remarcat faptul că direcția pozitivă de rotație a vectorului rază este considerată a fi sensul de rotație în sens invers acelor de ceasornic. În fig. 2.2 grafice ale valorilor e instantanee sunt reprezentate grafic. d.s. eȘi e".

Dacă numărul de perechi de poli magnetici p ≠ 1, apoi într-o rotație a bobinei (vezi Fig. 2.1) are loc p cicluri complete de schimbare e. d.s. Dacă frecvența unghiulară a bobinei (rotorului) n rotații pe minut, apoi perioada va scădea cu pn o singura data. Apoi frecvența e. d.s., adică numărul de perioade pe secundă,

f = Pn / 60

Din fig. 2.2 este clar că ωТ = 2π, Unde

ω = 2π / T = 2πf (2.5)

mărimea ω , proporțională cu frecvența f și egală cu viteza unghiulară de rotație a vectorului rază, se numește frecvență unghiulară. Frecvența unghiulară este exprimată în radiani pe secundă (rad/s) sau 1/s.

Reprezentat grafic în Fig. 2.2 e. d.s. eȘi e" poate fi descris prin expresii

e = Emsinωt; e" = E"msin(ωt + ψe") .

Aici ωtȘi ωt + ψe"- faze care caracterizează valorile lui e. d.s. eȘi e" la un moment dat în timp; ψ e"- faza iniţială care determină valoarea lui e. d.s. e" la t = 0. Pentru e. d.s. e faza inițială este zero ( ψ e = 0 ). Colţ ψ întotdeauna numărat de la valoarea zero a valorii sinusoidale atunci când trece de la valori negative la pozitive la origine (t = 0). În acest caz, faza inițială pozitivă ψ (Fig. 2.2) sunt așezate în stânga originii (spre valori negative ωt), iar faza negativă - la dreapta.

Dacă două sau mai multe mărimi sinusoidale care se modifică cu aceeași frecvență nu au aceleași origini sinusoidale în timp, atunci ele sunt deplasate una față de alta în fază, adică sunt defazate.

Diferența de unghi φ , egal cu diferența dintre fazele inițiale, se numește unghi de defazare. Defazare între mărimi sinusoidale cu același nume, de exemplu între două e. d.s. sau doi curenți, denotă α . Unghiul de defazare dintre sinusoidele de curent și tensiune sau vectorii lor maximi este notat cu litera φ (Fig. 2.3).

Când pentru mărimi sinusoidale diferența de fază este egală cu ±π , atunci ele sunt opuse în fază, dar dacă diferența de fază este egală ±π/2, atunci se spune că sunt în cuadratură. Dacă fazele inițiale sunt aceleași pentru mărimi sinusoidale de aceeași frecvență, aceasta înseamnă că sunt în fază.

Tensiunea și curentul sinusoidal, ale căror grafice sunt prezentate în Fig. 2.3 sunt descrise după cum urmează:

u = Umpăcat(ω t+ψ u) ; i = eumpăcat(ω t+ψ i) , (2.6)

și unghiul de fază dintre curent și tensiune (vezi Fig. 2.3) în acest caz φ = ψ u - ψ i.

Ecuațiile (2.6) pot fi scrise diferit:

u = Umsin(ωt + ψi + φ) ; i = eumsin(ωt + ψu - φ) ,

deoarece ψ u = ψ i + φ Și ψ i = ψ u - φ .

Din aceste expresii rezultă că tensiunea conduce curentul în fază cu un unghi φ (sau curentul este defazat cu tensiunea printr-un unghi φ ).

Forme de reprezentare a mărimilor electrice sinusoidale.

Orice mărime electrică variabilă sinusoid (curent, tensiune, fem) poate fi prezentată în forme analitice, grafice și complexe.

1). Analitic formular de prezentare

eu = eu m păcat( ω·t + ψ i), u = U m păcat( ω·t + ψ u), e = E m păcat( ω·t + ψ e),

Unde eu, u, e– valoarea instantanee a curentului sinusoidal, tensiune, EMF, adică valori la momentul considerat;

eu m , U m , E m– amplitudini de curent sinusoidal, tensiune, EMF;

(ω·t + ψ ) – unghi de fază, fază; ω = 2·π/ T– frecvența unghiulară, care caracterizează viteza de schimbare a fazei;

ψ eu, ψ tu, ψ e – fazele inițiale de curent, tensiune, EMF sunt numărate de la punctul de trecere a funcției sinusoidale prin zero la o valoare pozitivă înainte de începerea numărării timpului ( t= 0). Faza inițială poate avea semnificații atât pozitive, cât și negative.

Graficele valorilor instantanee ale curentului și tensiunii sunt prezentate în Fig. 2.3

Faza inițială a tensiunii este deplasată la stânga de la origine și este pozitivă ψ u > 0, faza inițială a curentului este deplasată la dreapta de la origine și este negativă ψ i< 0. Алгебраическая величина, равная разности начальных фаз двух синусоид, называется сдвигом фаз φ . Defazare între tensiune și curent

φ = ψ tu – ψ eu = ψ u – (- ψ i) = ψ u+ ψ i.

Utilizarea unei forme analitice pentru calcularea circuitelor este greoaie și incomodă.

În practică, nu trebuie să ne confrunți cu valorile instantanee ale mărimilor sinusoidale, ci cu cele reale. Toate calculele sunt efectuate pentru valori efective, datele pașapoartelor diferitelor dispozitive electrice indică valori efective (curent, tensiune), majoritatea instrumentelor de măsură electrice arată valori efective. Curentul efectiv este echivalentul curentului continuu, care generează aceeași cantitate de căldură în rezistor în același timp cu curentul alternativ. Valoarea efectivă este legată de relația simplă de amplitudine

2). Vector forma de reprezentare a unei marimi electrice sinusoidale este un vector care se roteste intr-un sistem de coordonate carteziene cu inceputul in punctul 0, a carui lungime este egala cu amplitudinea marimii sinusoidale, unghiul fata de axa x este faza initiala a acestuia. , iar frecvența de rotație este ω = 2πf. Proiecția unui vector dat pe axa y în orice moment determină valoarea instantanee a mărimii luate în considerare.

Orez. 2.4

Un set de vectori care descriu funcții sinusoidale se numește diagramă vectorială, Fig. 2.4

3). Complex Prezentarea mărimilor electrice sinusoidale combină claritatea diagramelor vectoriale cu calculele analitice precise ale circuitelor.

Orez. 2.5

Reprezentăm curentul și tensiunea ca vectori pe plan complex, Fig. 2.5 Axa absciselor se numește axa numerelor reale și este desemnată +1 , axa ordonatelor se numește axa numerelor imaginare și se notează +j. (În unele manuale, axa numerelor reale este notă Re, iar axa celor imaginare este Sunt). Să luăm în considerare vectorii U Și eu la un moment dat t= 0. Fiecare dintre acești vectori corespunde unui număr complex, care poate fi reprezentat în trei forme:

A). Algebric

U = U’+ jU"

eu = eu’ – jI",

Unde U", U", eu", eu„ – proiecții de vectori pe axele numerelor reale și imaginare.

b). Indicativ

Unde U, eu– module (lungimi) de vectori; e– baza logaritmului natural; factori de rotație, deoarece înmulțirea cu aceștia corespunde rotației vectorilor față de direcția pozitivă a axei reale cu un unghi egal cu faza inițială.

V). Trigonometric

U = U·(cos ψ u+ j păcat ψ u)

eu = eu·(cos ψ eu - j păcat ψ i).

La rezolvarea problemelor se folosesc în principal forma algebrică (pentru operațiile de adunare și scădere) și forma exponențială (pentru operațiile de înmulțire și împărțire). Legătura dintre ele este stabilită prin formula lui Euler

e jψ = cos ψ + j păcat ψ .

Circuite electrice neramificate

Conţinut:

După cum știți, conexiunea oricărui element de circuit, indiferent de scopul său, poate fi de două tipuri - conexiune paralelă și conexiune în serie. Este posibilă și o conexiune mixtă, adică serie-paralel. Totul depinde de scopul componentei și de funcția pe care o îndeplinește. Aceasta înseamnă că rezistențele nu scapă de aceste reguli. Rezistența în serie și paralelă a rezistențelor este în esență aceeași cu conectarea în paralel și în serie a surselor de lumină. Într-un circuit paralel, schema de conectare implică intrarea la toate rezistențele dintr-un punct și ieșirea dintr-un altul. Să încercăm să ne dăm seama cum se realizează o conexiune serială și cum se realizează o conexiune paralelă. Și cel mai important, care este diferența dintre astfel de conexiuni și în ce cazuri este un serial și în ce conexiune paralelă este necesară? De asemenea, este interesant să se calculeze parametri precum tensiunea totală și rezistența totală a circuitului în cazul conexiunii în serie sau paralelă. Să începem cu definiții și reguli.

Metode de conectare și caracteristicile acestora

Tipurile de conexiuni ale consumatorilor sau elementelor joacă un rol foarte important, deoarece de aceasta depind caracteristicile întregului circuit, parametrii circuitelor individuale și altele asemenea. Mai întâi, să încercăm să descoperim conexiunea în serie a elementelor la circuit.

Conexiune serială

O conexiune serială este o conexiune în care rezistențele (precum și alți consumatori sau elemente de circuit) sunt conectate una după alta, cu ieșirea celei precedente conectată la intrarea următoarei. Acest tip de comutare a elementelor oferă un indicator egal cu suma rezistențelor acestor elemente de circuit. Adică, dacă r1 = 4 ohmi și r2 = 6 ohmi, atunci când sunt conectate într-un circuit în serie, rezistența totală va fi de 10 ohmi. Dacă adăugăm un alt rezistor de 5 ohmi în serie, adăugarea acestor numere va da 15 ohmi - aceasta va fi rezistența totală a circuitului în serie. Adică, valorile totale sunt egale cu suma tuturor rezistențelor. Când se calculează pentru elementele care sunt conectate în serie, nu apar întrebări - totul este simplu și clar. De aceea nu este nevoie să ne oprim mai serios asupra acestui lucru.

Sunt folosite formule și reguli complet diferite pentru a calcula rezistența totală a rezistențelor atunci când sunt conectate în paralel, așa că este logic să ne oprim mai detaliat asupra acesteia.

Conexiune în paralel

O conexiune paralelă este o conexiune în care toate intrările rezistoarelor sunt combinate la un punct, iar toate ieșirile la al doilea. Principalul lucru de înțeles aici este că rezistența totală cu o astfel de conexiune va fi întotdeauna mai mică decât același parametru al rezistenței care îl are pe cel mai mic.

Are sens să analizezi o astfel de caracteristică folosind un exemplu, atunci va fi mult mai ușor de înțeles. Există două rezistențe de 16 ohmi, dar sunt necesari doar 8 ohmi pentru instalarea corectă a circuitului. În acest caz, când se folosesc ambele, când sunt conectate în paralel cu circuitul, se vor obține cei 8 ohmi necesari. Să încercăm să înțelegem prin ce formulă sunt posibile calculele. Acest parametru poate fi calculat după cum urmează: 1/Rtotal = 1/R1+1/R2, iar la adăugarea elementelor, suma poate continua la nesfârșit.

Să încercăm un alt exemplu. Sunt conectate 2 rezistențe în paralel, cu o rezistență de 4 și 10 ohmi. Apoi totalul va fi 1/4 + 1/10, care va fi egal cu 1:(0,25 + 0,1) = 1:0,35 = 2,85 ohmi. După cum puteți vedea, deși rezistențele aveau o rezistență semnificativă, atunci când erau conectate în paralel, valoarea totală a devenit mult mai mică.

De asemenea, puteți calcula rezistența totală a patru rezistențe conectate în paralel, cu o valoare nominală de 4, 5, 2 și 10 ohmi. Calculele, conform formulei, vor fi următoarele: 1/Rtotal = 1/4+1/5+1/2+1/10, care va fi egal cu 1:(0.25+0.2+0.5+0.1)= 1/1,5 = 0,7 Ohm.

În ceea ce privește curentul care curge prin rezistențele conectate în paralel, aici este necesar să ne referim la legea lui Kirchhoff, care afirmă că „puterea curentului într-o conexiune paralelă care iese din circuit este egală cu curentul care intră în circuit”. Prin urmare, aici legile fizicii decid totul pentru noi. În acest caz, indicatorii de curent total sunt împărțiți în valori care sunt invers proporționale cu rezistența ramului. Pentru a spune simplu, cu cât valoarea rezistenței este mai mare, cu atât curenții vor trece mai mici prin acest rezistor, dar, în general, curentul de intrare va fi în continuare la ieșire. Într-o conexiune în paralel, tensiunea la ieșire rămâne, de asemenea, aceeași ca la intrare. Schema de conectare în paralel este prezentată mai jos.

Conexiune serie-paralel

O conexiune serie-paralelă este atunci când un circuit de conectare în serie conține rezistențe paralele. În acest caz, rezistența totală a seriei va fi egală cu suma paralelelor comune individuale. Metoda de calcul este aceeași în cazurile relevante.

Rezuma

Rezumând toate cele de mai sus, putem trage următoarele concluzii:

1. La conectarea rezistențelor în serie, nu sunt necesare formule speciale pentru a calcula rezistența totală. Trebuie doar să aduni toți indicatorii rezistențelor - suma va fi rezistența totală.
2. La conectarea rezistențelor în paralel, rezistența totală este calculată folosind formula 1/Rtot = 1/R1+1/R2…+Rn.
3. Rezistența echivalentă într-o conexiune paralelă este întotdeauna mai mică decât valoarea minimă similară a unuia dintre rezistențele incluse în circuit.
4. Curentul, precum și tensiunea, într-o conexiune paralelă rămân neschimbate, adică tensiunea într-o conexiune în serie este aceeași atât la intrare, cât și la ieșire.
5. O conexiune serie-paralelă în timpul calculelor este supusă acelorași legi.

În orice caz, indiferent de conexiune, este necesar să se calculeze clar toți indicatorii elementelor, deoarece parametrii joacă un rol foarte important la instalarea circuitelor. Și dacă faceți o greșeală în ele, atunci fie circuitul nu va funcționa, fie elementele sale se vor arde pur și simplu de la suprasarcină. De fapt, această regulă se aplică oricărui circuit, chiar și în instalațiile electrice. La urma urmei, secțiunea transversală a firului este, de asemenea, selectată în funcție de putere și tensiune. Și dacă puneți un bec de 110 volți într-un circuit cu o tensiune de 220, este ușor de înțeles că se va arde instantaneu. Același lucru este valabil și pentru elementele electronice radio. Prin urmare, atenția și scrupulozitatea în calcule sunt cheia funcționării corecte a circuitului.

Nu este nimic mai ușor pentru un electrician decât conectarea unei lămpi. Dar dacă trebuie să asamblați un candelabru sau o aplice cu mai multe nuanțe, apare adesea întrebarea: „Care este cel mai bun mod de a vă conecta?” Pentru a înțelege diferența dintre conexiunile în serie și paralele ale becurilor, să ne amintim de cursul de fizică de clasa a VIII-a. Să fim de acord în prealabil că vom lua în considerare iluminatul în rețelele de 220 V AC ca exemplu; această informație este valabilă și pentru alte tensiuni și curenți.

Conexiune serială

Același curent circulă printr-un circuit de elemente conectate în serie. Tensiunea de pe elemente, precum și puterea degajată, este distribuită în funcție de rezistența proprie. În acest caz, curentul este egal cu raportul dintre tensiune și rezistență, adică:

Unde Rtotal este suma rezistențelor tuturor elementelor unui circuit conectat în serie.

Cu cât rezistența este mai mare, cu atât curentul este mai mic.

Conectarea consumatorilor în serie

Pentru a conecta două sau mai multe surse de lumină în serie, trebuie să conectați capetele prizelor împreună, așa cum se arată în imagine, de exemplu. prizele exterioare vor avea fiecare cate un fir liber, la care alimentam faza (P sau L) cu zero (N), iar prizele din mijloc sunt conectate intre ele cu un singur fir.

Un curent de puțin mai mic de 0,5 A trece printr-o lampă de 100 W la o tensiune de 220 V. Dacă conectați două conform acestui circuit, curentul va scădea la jumătate. Lămpile vor străluci la jumătate de intensitate. Consumul de energie nu se va aduna, dar va scădea la 55 (aproximativ) pentru ambele. Și așa mai departe: cu cât sunt mai multe lămpi, cu atât curentul și luminozitatea fiecărei lămpi individuale sunt mai mici.

Avantaj:

• durata de viață a lămpilor incandescente crește;

Defecte:

• dacă unul se arde, nici ceilalți nu ard;
• dacă folosești dispozitive de putere diferită, cele care sunt mai mari practic nu vor străluci, cele care sunt mai mici vor străluci normal;
• toate elementele trebuie să aibă aceeași putere;
• Nu puteți include lămpi de economisire a energiei (LED și lămpi fluorescente compacte) într-o lampă cu o astfel de conexiune.

Această conexiune este excelentă în situațiile în care trebuie să creați lumină moale, de exemplu, pentru aplice. Așa sunt conectate LED-urile din ghirlande. Un minus imens este că atunci când o legătură se stinge, nici celelalte nu se aprind.

Conexiune în paralel

În circuitele conectate în paralel, la fiecare element se aplică tensiunea maximă a sursei de alimentare. În acest caz, curentul care curge prin fiecare dintre ramuri depinde doar de rezistența acestuia. Firele de la fiecare cartuş sunt conectate între ele la ambele capete.

Avantaje:

• dacă o lampă se stinge, celelalte vor continua să-și îndeplinească funcțiile;
• fiecare dintre circuite strălucește la căldură maximă, indiferent de puterea sa, deoarece fiecăruia i se aplică tensiune maximă;
• puteți scoate trei, patru sau mai multe fire de la lampă (zero și numărul necesar de faze la comutator) și porniți numărul necesar de lămpi sau grup;
• Becurile cu economie de energie funcționează.

Nu există dezavantaje.

Pentru a aprinde luminile în grupuri, asamblați un astfel de circuit fie în corpul lămpii, fie în cutia de joncțiune.

Fiecare dintre lămpi este aprinsă de propriul său întrerupător, în acest caz sunt trei dintre ele, iar două sunt aprinse.

Legile conexiunii în serie și paralelă a conductoarelor

Pentru o conexiune în serie, este important să se ia în considerare faptul că același curent curge prin toate lămpile. Aceasta înseamnă că, cu cât există mai multe elemente într-un circuit, cu atât mai puțini amperi curg prin el. Tensiunea pe fiecare lampă este egală cu produsul dintre curent și rezistența acestuia (legea lui Ohm). Prin creșterea numărului de elemente, vei scădea tensiunea pe fiecare dintre ele.

Într-un circuit paralel, fiecare ramură preia cantitatea de curent de care are nevoie și se aplică tensiunea care este furnizată de sursa de alimentare (de exemplu, o rețea electrică de uz casnic)

Compus mixt

Un alt nume pentru acest circuit este un circuit serie-paralel. În ramurile unui circuit paralel, mai mulți consumatori sunt conectați în serie, de exemplu, incandescent, halogen sau LED. Această schemă este adesea folosită pe matrice LED. Această metodă oferă câteva avantaje:

• conectarea unor grupuri separate de becuri pe un candelabru (de exemplu, cu 6 brațe);
• dacă o lampă se stinge, doar un grup nu se va aprinde, doar un circuit în serie va eșua, restul, stând în paralel, va străluci;
• grupați lămpi în serie de aceeași putere și circuite paralele de putere diferită, dacă este necesar.

Dezavantajele sunt aceleași cu cele inerente circuitelor în serie.

Scheme de conectare pentru alte tipuri de lămpi

Pentru a conecta corect alte tipuri de dispozitive de iluminat, trebuie mai întâi să cunoașteți principiul lor de funcționare și să vă familiarizați cu schema de conectare. Fiecare tip de lampă necesită anumite condiții de funcționare. Procesul de filament de filament nu este conceput deloc să emită lumină. În zona de mare putere și zonă, acestea au fost înlocuite vizibil cu dispozitive de descărcare în gaz.

Lampă fluorescentă

Pe lângă lămpile cu incandescență, sunt adesea folosite atât lămpi cu halogen, cât și lămpi tubulare fluorescente (FL). Acestea din urmă sunt comune în clădiri administrative, spații de vopsire auto, garaje, spații industriale și comerciale. Sunt folosite puțin mai rar acasă, de exemplu, în bucătărie pentru a ilumina zona de lucru.

LL nu poate fi conectat direct la o rețea de 220 V; aprinderea necesită tensiune înaltă, așa că este utilizat un circuit special:

• sufocator, starter, condensator (optional);
• balast electronic.

Prima schemă este folosită din ce în ce mai rar, se caracterizează prin eficiență mai scăzută, zgomot de accelerație și pâlpâire a fluxului de lumină, care este adesea invizibil pentru ochi. Conexiunea de balast electronic este adesea indicată pe carcasă.

Fie o lampa, fie doua sunt conectate in serie, in functie de situatie si ce este disponibil, tot cu balast electronic.

Este necesar un condensator între fază și zero pentru a compensa puterea reactivă a inductorului și pentru a reduce defazarea; circuitul va porni fără el.

Acordați atenție modului în care sunt conectate lămpile; atunci când aprindeți cu lumină fluorescentă, nu puteți folosi aceleași reguli ca atunci când lucrați cu lămpi cu incandescență. Situația este similară cu lămpile DRL și HPS, dar acestea se găsesc rar în viața de zi cu zi, mai des în atelierele industriale și lămpile stradale.

Surse de lumină cu halogen

Acest tip este adesea folosit în spoturi pe tavane suspendate și suspendate. Potrivit pentru iluminarea locurilor cu umiditate ridicată, deoarece sunt produse pentru funcționarea în circuite de joasă tensiune, de exemplu, 12 volți.

Pentru alimentare se folosește un transformator de rețea de 50 Hz, dar dimensiunile sunt mari și în timp începe să zumzeze. Un transformator electronic este mai potrivit pentru aceasta; primește 220 V cu o frecvență de 50 Hz și lasă 12 V AC cu o frecvență de câteva zeci de kHz. În caz contrar, conexiunea este similară cu lămpile cu incandescență.

Concluzie

Asamblați corect circuitele în lămpi. Nu conectați lămpile de economisire a energiei în serie și urmați schema de comutare pentru lămpile fluorescente și cu halogen. Lămpile de economisire a energiei „nu-i plac” tensiunea scăzută și se vor arde rapid, în timp ce o lampă fluorescentă s-ar putea să nu se aprindă deloc.

Pentru conectarea iluminatului, blocurile terminale sau clemele Wago sunt potrivite, mai ales dacă cablurile sunt din aluminiu și firele lămpii sunt din cupru. Principalul lucru este să respectați regulile de siguranță atunci când lucrați cu dispozitive electrice.

1. Aflați rezistența echivalentă a secțiunilor circuitului cu conexiune paralelă a rezistențelor. Figura 2. Conectarea în serie a rezistențelor. Pentru a calcula rezistența unor astfel de conexiuni, întregul circuit este împărțit în secțiuni simple, constând din rezistențe conectate în paralel sau în serie.

Acest rezultat rezultă din faptul că sarcinile nu se pot acumula în punctele de ramificare a curentului (nodurile A și B) într-un circuit DC. Acest rezultat este valabil pentru orice număr de conductori conectați în paralel.

În fig. 1.9.3 prezintă un exemplu de astfel de circuit complex și indică succesiunea calculelor. Trebuie remarcat faptul că nu toate circuitele complexe constând din conductori cu rezistențe diferite pot fi calculate folosind formule pentru conexiuni în serie și paralele.

Când conductoarele sunt conectate în serie, curentul din toate conductoarele este același. Într-o conexiune în paralel, căderea de tensiune între cele două noduri care conectează elementele circuitului este aceeași pentru toate elementele.

Adică, cu cât rezistența rezistorului este mai mare, cu atât mai mare scade tensiunea pe el. Ca rezultat, mai multe rezistențe pot fi conectate la un punct (nod electric). Cu această conexiune, un curent separat va curge prin fiecare rezistor. Puterea acestui curent va fi invers proporțională cu rezistența rezistenței.

Astfel, la conectarea în paralel a rezistențelor cu diferite rezistențe, rezistența totală va fi întotdeauna mai mică decât valoarea celui mai mic rezistor individual. Tensiunea dintre punctele A și B este atât tensiunea totală pentru întreaga secțiune a circuitului, cât și tensiunea pe fiecare rezistor individual. O conexiune mixtă este o secțiune a unui circuit în care unele rezistențe sunt conectate în serie și altele în paralel.

Circuitul este împărțit în secțiuni doar cu conexiuni în paralel sau numai în serie. Rezistența totală este calculată pentru fiecare secțiune individuală. Calculați rezistența totală pentru întregul circuit de conectare mixt. Există, de asemenea, o modalitate mai rapidă de a calcula rezistența totală pentru o conexiune mixtă. Dacă rezistențele sunt conectate în serie, adăugați-le.

Adică, cu o conexiune în serie, rezistențele vor fi conectate una după alta. Figura 4 prezintă cel mai simplu exemplu de conexiune cu rezistență mixtă. După calcularea rezistențelor echivalente ale rezistențelor, circuitul este redesenat. De obicei se obţine un circuit de rezistenţe echivalente conectate în serie.4. Figura 5. Calculul rezistenței unei secțiuni de circuit cu o conexiune mixtă de rezistențe.

Ca rezultat, veți învăța de la zero nu numai cum să vă dezvoltați propriile dispozitive, ci și cum să interfațați diverse periferice cu acestea! Un nod este un punct de ramificare într-un circuit la care sunt conectate cel puțin trei conductori. Conectarea în serie a rezistențelor este utilizată pentru a crește rezistența.

Tensiune în paralel

După cum puteți vedea, calcularea rezistenței a două rezistențe paralele este mult mai convenabilă. Conectarea în paralel a rezistențelor este adesea folosită în cazurile în care este necesară o rezistență de putere mai mare. Pentru a face acest lucru, de regulă, se folosesc rezistențe cu aceeași putere și aceeași rezistență.

Rezistenta totala Rtot

Această legătură de rezistențe se numește serie. Am obținut astfel că U = 60 V, adică egalitatea inexistentă a fem a sursei de curent și a tensiunii acesteia. Vom porni acum ampermetrul pe rând în fiecare ramură a circuitului, amintindu-ne citirile dispozitivului. Prin urmare, atunci când rezistențele sunt conectate în paralel, tensiunea la bornele sursei de curent este egală cu căderea de tensiune pe fiecare rezistență.

Această ramificare a curentului în ramuri paralele este similară cu fluxul de lichid prin conducte. Să luăm acum în considerare cu ce va fi egală rezistența totală a unui circuit extern format din două rezistențe conectate în paralel.

Să revenim la circuitul prezentat în fig. 3 și să vedem care va fi rezistența echivalentă a două rezistențe conectate în paralel. În mod similar, pentru fiecare ramură I1 = U1 / R1, I2 = U2 / R2, unde I1 și I2 sunt curenții din ramuri; U1 și U2 - tensiune pe ramuri; R1 și R2 - rezistențe de ramificație.

Aceasta înseamnă că rezistența totală a circuitului va fi întotdeauna mai mică decât orice rezistor conectat în paralel. 2. Dacă aceste secțiuni includ rezistențe conectate în serie, atunci calculați mai întâi rezistența acestora. Aplicând legea lui Ohm unei secțiuni a unui circuit, se poate dovedi că rezistența totală într-o conexiune în serie este egală cu suma rezistențelor conductorilor individuali.