Способи з’єднання приймачів електричної енергії

При одночасному включенні декількох приймачів електроенергії в одну і ту ж мережу, ці приймачі можна легко розглядати просто як елементи єдиного ланцюга, кожен з яких має власний опором.

У ряді випадків такий підхід виявляється цілком прийнятним: лампи розжарювання, електричні обігрівачі і т. П. — можна сприймати як резистори. Тобто прилади можна замінити на їх опору, і легко зробити розрахунок параметрів ланцюга.

Спосіб з’єднання приймачів електроенергії може бути одним з наступних: послідовний, паралельний або змішаний тип з’єднання.

послідовне з’єднання

Послідовне з\'єднання лампочок

Коли кілька приймачів (резисторів) з’єднуються в послідовний ланцюг, тобто другий висновок першого приєднується до першого висновку другого, другий висновок другого з’єднується з першим висновком третього, другий висновок третього з першим висновком четвертого і т. Д., То при підключенні такого ланцюга до джерела живлення, через всі елементи ланцюга потече струм I однієї і тієї ж величини. Цю думку пояснює наведений малюнок.

 
Способи з'єднання приймачів електричної енергії

Замінивши прилади на їх опору, малюнок перетворимо в схему, тоді опору з R1 по R4, з’єднані послідовно, візьмуть кожен на себе певні напруги, які в сумі дадуть значення ЕРС на затискачах джерела живлення. Для простоти тут і далі покажемо джерело у вигляді гальванічного елемента.

Висловивши падіння напруги через струм і через опору, отримаємо вираз для еквівалентного опору послідовного ланцюга приймачів: загальний опір послідовного з’єднання резисторів завжди одно алгебраїчній сумі всіх опорів, що складають цю ланцюг. А оскільки напруги на кожній з ділянок ланцюга можна знайти із закону Ома (U = I * R, U1 = I * R1, U2 = I * R2 і т. Д.) І E = U, то для нашої схеми отримуємо:

Способи з'єднання приймачів електричної енергії

Напруга на клемах джерела живлення дорівнює сумі падінь напруг на кожному з з’єднаних послідовно приймачів, що становлять ланцюг.

Так як струм через весь ланцюг тече одного і того ж значення, то справедливим буде твердження, що напруги на послідовно з’єднаних приймачах (резисторах) співвідносяться між собою пропорційно опорам. І чим вище буде опір, тим вище виявиться і напруга, прикладена до приймача.

Читайте також:  Схема подключения выключателя, розеток и ламп

Для послідовного з’єднання резисторів в кількості n штук, що володіють однаковими опорами Rk, еквівалентну загальний опір кола цілком буде в n разів більше кожного з цих опорів: R = n * Rk. Відповідно і напруги, прикладені до кожного з резисторів ланцюга будуть між собою рівні, і виявляться в n разів менше напруги, прикладеного до всього ланцюга: Uk = U / n.

Електричний ланцюг

Для послідовного з’єднання приймачів електроенергії характерні наступні властивості: якщо змінити опір одного з приймачів ланцюга, то напруги на інших приймачах ланцюга при цьому зміняться; при обриві одного з приймачів ток припиниться у всій ланцюга, у всіх інших приймачах.

В силу цих особливостей послідовне з’єднання зустрічається рідко, і використовують його лише там, де напруга мережі вище номінальної напруги приймачів, за відсутності альтернатив.

Наприклад напругою 220 вольт можна живити дві послідовно з’єднані лампи однакової потужності, кожна з яких розрахована на напругу 110 вольт. Якщо дані лампи при однаковому номінальному напрузі харчування будуть мати різну номінальною потужністю, то одна з них буде перевантажена і швидше за все миттєво перегорить.

 

паралельне з’єднання

Паралельне з\'єднання приймачів

Паралельне з’єднання приймачів передбачає включення кожного з них між парою точок електричного кола з тим, щоб вони утворювали паралельні гілки, кожна з яких живиться напругою джерела. Для наочності знову замінимо приймачі їх електричними опорами, щоб отримати схему, по якій зручно вести розрахунок параметрів.

 
Способи з'єднання приймачів електричної енергії

Як вже було сказано, в разі паралельного з’єднання кожен з резисторів відчуває дію одного і того ж напруги. І відповідно до закону Ома маємо: I1 = U / R1, I2 = U / R2, I3 = U / R3.

Тут I — струм джерела. Перший закон Кірхгофа для цього ланцюга дозволяє записати вираз для струму в нерозгалужене її частини: I = I1 I2 I3.

Читайте також:  Схема подключения выключателя, розеток и ламп

Звідси загальний опір для паралельного з’єднання між собою елементів ланцюга можна знайти з формули:

Способи з'єднання приймачів електричної енергії

Величина зворотна опору називається провідністю G, і формулу для провідності ланцюга, що складається з декількох паралельно з’єднаних елементів, також можна записати: G = G1 G2 G3. Провідність ланцюга в разі паралельного з’єднання утворюють її резисторів дорівнює алгебраїчній сумі провідностей цих резисторів. Отже, при додаванні в ланцюг паралельних приймачів (резисторів) сумарний опір ланцюга зменшиться, а сумарна провідність відповідно зросте.

Токи в ланцюзі складається з паралельно з’єднаних приймачів, розподіляються між ними прямо пропорційно їх провідність, тобто обернено пропорційно їх опорам. Тут можна привести аналогію з гідравліки, де потік води розподіляється по трубах відповідно до їх перетинами, тоді більший перетин аналогічно меншому опору, тобто більшої провідності.

Якщо ланцюг складається з декількох (n) однакових резисторів, з’єднаних паралельно, то загальний опір кола буде нижче в n раз, ніж опір одного з резисторів, а струм через кожен з резисторів буде менше в n раз, ніж загальний струм: R = R1 / n; I1 = I / n.

Ланцюг, що складається з паралельно з’єднаних приймачів, підключена до джерела живлення, відрізняється тим, що кожен з приймачів знаходиться під напругою джерела живлення.

Для ідеального джерела електроенергії справедливим є твердження: при підключенні або відключенні паралельно джерелу резисторів, струми в інших підключених резисторах не зміняться, тобто при виході з ладу одного або декількох приймачів паралельної ланцюга, інші будуть продовжувати працювати в колишньому режимі.

В силу даних особливостей паралельне з’єднання має значну перевагу перед послідовним, і з цієї причини саме з’єднання паралельне найбільш поширене в електричних мережах. Наприклад, всі споживачі електричного струму в наших будинках призначені для паралельного підключення до побутової мережі, і якщо відключити один, то іншим це анітрохи не зашкодить.

Домашні електричні прилади підключаються паралельно

Порівняння послідовних і паралельних ланцюгів

послідовна ланцюг

паралельна ланцюг
1. Струм один і той же у всіх елементах ланцюга. 1. Напруга одне і те ж на затискачах гілок.
2. Падіння напруги на затискачах кожного опору одно IR. 2. Струм в кожній гілці дорівнює U / R.
3. Докладене до ланцюга напруга дорівнює сумі падінь напруг. 3. Струм в загальному ланцюжку дорівнює сумі струмів гілок.
4. Обрив в одному місці ланцюга викликає припинення струму у всій ланцюга. 4. Обрив в одній гілці не перешкоджає проходженню струму в інших гілках.
Читайте також:  Схема подключения выключателя, розеток и ламп

змішане з’єднання

Під змішаним з’єднанням приймачів розуміють таке їх з’єднання, коли частина або декілька з них з’єднані між собою послідовно, а інша частина або декілька — паралельно. При цьому вся ланцюг може бути утворена з різних з’єднань таких частин між собою. Для прикладу розглянемо схему:

Способи з'єднання приймачів електричної енергії

 

Три послідовно з’єднаних резистора підключені до джерела живлення, паралельно одному з них підключені ще два, а третій — паралельно всьому ланцюгу. Для знаходження повного опору кола йдуть шляхом послідовних перетворень: складний ланцюг послідовно призводять до простішого вигляду, послідовно обчислюючи опір кожної ланки, і так знаходять загальне еквівалентний опір.

Способи з'єднання приймачів електричної енергії

Для нашого прикладу. Спочатку знаходять загальний опір двох резисторів R4 і R5, з’єднаних послідовно, потім опір паралельного з’єднання їх з R2, потім додають до отриманого значення R1 і R3, і після — обчислюють значення опору всього ланцюга, включаючи паралельну гілку R6.

Різні способи з’єднання приймачів електроенергії застосовують на практиці для різних цілей, щоб вирішувати конкретні поставлені задачі. Наприклад, змішане з’єднання можна зустріти в схемах плавного заряду електролітичних конденсаторів в потужніших блоків живлення, де навантаження (конденсатори після діодного моста) спочатку отримує харчування послідовно через резистор, потім резистор шунтується контактами реле, і навантаження виявляється підключеної до діодному мосту паралельно.

Ми сподіваємося, що ця інформація буде вам корисною.І не забувайте відвідувати наш сайт! ©-7588.com.ua.

375 переглядів

Leave a Reply

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *