Metoder for tilkobling av elektriske energimottakere

Med samtidig inkludering av flere strømmottakere i det samme nettverket, kan disse mottakerne enkelt betraktes som elementer i en enkelt krets, som hver har sin egen motstand.

I noen tilfeller viser det seg at denne tilnærmingen er ganske akseptabel: glødelamper, elektriske ovner osv. - kan oppfattes som motstander. Det vil si at enhetene kan erstattes av deres motstand, og det er enkelt å beregne parametrene til kretsen.

Metoden for å koble til strømmottakerne kan være en av følgende: seriell, parallell eller blandet type tilkobling.

Seriell tilkobling

Når flere mottakere (motstander) er koblet i en seriekrets, det vil si den andre utgangen fra den første er koblet til den første utgangen fra den andre, er den andre utgangen fra den andre koblet til den første utgangen fra den tredje, den andre utgangen fra den tredje med den første utgangen fra den fjerde osv., Når en slik krets kobles til strømkilden, gjennom alle elementene i kretsstrømmen vil jeg strømme i samme størrelsesorden. Denne ideen er forklart på figuren.

Ved å bytte ut enhetene med motstandene, forvandler vi figuren til en krets, så motstandene R1 til R4, koblet i serie, vil hver ta på seg visse spenninger, som totalt vil gi EMF-verdien ved terminalene til strømkilden. For enkelhets skyld vil vi i det følgende beskrive kilden i form av en galvanisk celle.

Etter å ha uttrykt spenningsfallene gjennom strømmen og gjennom motstandene, får vi uttrykket for den ekvivalente motstanden til seriekretsen til mottakerne: den totale motstanden til seriekoblingen til motstandene er alltid lik den algebraiske summen av alle motstandene som utgjør denne kretsen. Og siden spenningene i hver av delene av kretsen kan finnes fra Ohms lov (U = I * R, U1 = I * R1, U2 = I * R2, etc.) og E = U, så får vi for kretsen vår:

Spenningen ved terminalene på strømforsyningen er lik summen av spenningsfallene på hver av de seriekoblede mottakerne som utgjør kretsen.

Siden strømmen flyter gjennom hele kretsen med samme verdi, vil det være rimelig å si at spenningene ved de seriekoblede mottakerne (motstandene) er relatert i forhold til motstandene. Og jo høyere motstand, jo høyere spenning tilføres mottakeren.

For en seriekobling av motstander i mengden n stykker som har de samme motstandene Rk, vil den tilsvarende totale kretsmotstand som helhet være n ganger større enn hver av disse motstandene: R = n * Rk. Følgelig vil spenningen påført hver av kretsmotstandene være lik hverandre, og vil være n ganger mindre enn spenningen påført hele kretsen: Uk = U / n.

Følgende egenskaper er karakteristiske for seriekoblingen av strømmottakere: hvis du endrer motstanden til en av kretsmottakerne, vil spenningene på de andre kretsmottakerne endre seg; når en av mottakerne går i stykker, vil strømmen stoppe i hele kretsen, i alle andre mottakere.

På grunn av disse funksjonene er seriell tilkobling sjelden, og brukes bare der nettspenningen er høyere enn nominell spenning på mottakerne, i mangel av alternativer.

For eksempel, med en spenning på 220 volt, kan du drive to seriekoblede lamper med lik effekt, som hver er designet for en spenning på 110 volt. Hvis disse lampene med samme nominelle forsyningsspenning har forskjellig nominell effekt, vil en av dem bli overbelastet og sannsynligvis vil den umiddelbart brenne ut.

Parallell tilkobling

Den parallelle tilkoblingen av mottakerne innebærer inkludering av hver av dem mellom et par punkter i den elektriske kretsen slik at de danner parallelle grener, som hver blir drevet av spenningen fra kilden. For klarhetens skyld vil vi igjen erstatte mottakerne med deres elektriske motstand for å få en krets som det er praktisk å beregne parametrene på.

Som allerede nevnt, når det gjelder en parallell forbindelse, opplever hver av motstandene den samme spenningen. Og i samsvar med Ohms lov har vi: I1 = U / R1, I2 = U / R2, I3 = U / R3.

Her er jeg kildestrømmen. Den første Kirchhoff-loven for denne kretsen tillater oss å skrive uttrykket for strømmen i dens uforgrenede del: I = I1 + I2 + I3.

Følgelig kan den totale motstand for parallell forbindelse av kretselementer til hverandre bli funnet fra formelen:

Gjensidens motstand kalles konduktiviteten G, og formelen for ledningsevnen til kretsen, som består av flere elementer koblet parallelt, kan også skrives: G = G1 + G2 + G3. Konduktiviteten til kretsen ved parallell forbindelse av motstandene som danner den er lik den algebraiske summen av konduktivitetene til disse motstandene. Derfor, når parallelle mottakere (motstander) legges til kretsen, vil den totale motstanden til kretsen avta, og den totale ledningsevnen vil øke tilsvarende.

Strømmene i kretsen som består av parallellkoblede mottakere er fordelt mellom dem i direkte forhold til deres konduktiviteter, det vil si omvendt proporsjonal med deres motstand. Her kan vi gi en analogi fra hydraulikk, der vannføringen fordeles gjennom rørene i samsvar med seksjonene deres, da er en større seksjon lik en lavere motstand, det vil si en større konduktivitet.

Hvis kretsen består av flere (n) identiske motstander som er koblet parallelt, vil kretsens totale motstand være n ganger lavere enn motstanden til en av motstandene, og strømmen gjennom hver av motstandene vil være n ganger mindre enn den totale strømmen: R = R1 / n; I1 = I / n.

En krets bestående av parallellkoblede mottakere koblet til en strømkilde er karakterisert ved at hver av mottakerne blir strømforsynt av kraftkilden.

For en ideell strømkilde er utsagnet sant: når du kobler til eller kobler fra motstander parallelt med kilden, vil ikke strømmen i de gjenværende tilkoblede motstandene endre seg, det vil si at hvis en eller flere mottakere av den parallelle kretsen feiler, vil resten fortsette å jobbe i samme modus.

På grunn av disse funksjonene har en parallellforbindelse en betydelig fordel i forhold til en seriell, og av denne grunn er det en parallellforbindelse som er mest vanlig i elektriske nettverk. For eksempel er alle elektriske apparater i hjemmene våre designet for å være koblet til et husholdningsnettverk parallelt, og hvis du kobler fra en, vil det ikke skade resten.

Sammenligning av serie- og parallelle kretsløp

Seriekrets

Parallell krets

1. Strømmen er den samme i alle elementene i kretsen.

1. Spenningen er den samme på grenklemmene.

2. Spenningsfallet over terminalene til hver motstand er likIR.

2. Strøm i hver gren er lik U / R.

3. Spenningen som påføres kretsen er lik summen av spenningsfallene.

3. Strømmen i den totale kretsen er lik summen av grenstrømmene.

4. En åpen på et punkt i kretsen får strømmen til å slutte å strømme gjennom kretsen.

4. Brudd i en gren forhindrer ikke passering strøm i resten grener.

Blandet sammensatt

En blandet forbindelse av mottakere forstås å bety en slik forbindelse når en del eller flere av dem er koblet i serie, og en annen del eller flere parallelt. Videre kan hele kjeden dannes fra forskjellige forbindelser av slike deler seg imellom. Vurder for eksempel ordningen:

Tre seriekoblede motstander er koblet til en strømkilde, ytterligere to er koblet parallelt med en av dem, og den tredje er koblet parallelt med hele kretsen.For å finne impedansen til kretsen, gjennomgår de suksessive transformasjoner: en kompleks krets ledes sekvensielt til en enkel form, og beregner i rekkefølge motstanden til hver kobling, og finn dermed den totale ekvivalente motstand.

For vårt eksempel. Først blir den totale motstanden til de to motstandene R4 og R5 seriekoblet, deretter motstanden for deres parallelle forbindelse med R2, deretter blir de lagt til den oppnådde verdien av R1 og R3, og deretter beregnes motstandsverdien for hele kretsen, inkludert den parallelle grenen R6.

Ulike metoder for å koble strømmottakere brukes i praksis til forskjellige formål for å løse spesifikke oppgaver. For eksempel kan en blandet forbindelse finnes i myke ladekretser. elektrolytiske kondensatorer i kraftige strømforsyninger, der belastningen (kondensatorer etter diodebroen) først mottar kraft i serie gjennom motstanden, deretter overbrytes motstanden av relékontaktene, og lasten kobles parallelt til diodebroen.