Metoder til tilslutning af elektriske energimodtagere

Med samtidig inkludering af flere strømmodtagere i det samme netværk kan disse modtagere let betragtes som elementer i et enkelt kredsløb, der hver har sin egen modstand.

I nogle tilfælde viser denne tilgang sig at være ganske acceptabel: glødelamper, elektriske varmeapparater osv. - kan opfattes som modstande. Det vil sige, enhederne kan erstattes af deres modstand, og det er let at beregne parametrene på kredsløbet.

Metoden til tilslutning af strømmodtagere kan være en af ​​følgende: seriel, parallel eller blandet type forbindelse.

Seriel forbindelse

Når flere modtagere (modstande) er forbundet i et seriekredsløb, det vil sige den anden udgang fra den første, er forbundet til den første udgang fra det andet, den anden udgang fra det andet er forbundet til den første udgang fra den tredje, den anden udgang fra den tredje med den første udgang fra den fjerde osv., Når der forbindes et sådant kredsløb til strømkilden, gennem alle elementer i kredsløbsstrømmen, vil jeg strømme af samme størrelse. Denne idé forklares på figuren.

Ved at udskifte enhederne med deres modstande transformerer vi figuren til et kredsløb, hvorefter modstanderne R1 til R4, der er forbundet i serie, hver især tager på sig visse spændinger, som i alt giver EMF-værdien ved terminalens strømkilde. For enkelheds skyld vil vi i det følgende beskrive kilden i form af en galvanisk celle.

Når vi har udtrykt spændingsfaldene gennem strømmen og gennem modstanderne, får vi udtrykket for den ækvivalente modstand i modtagernes seriekredsløb: den samlede modstand for modstandernes serieforbindelse er altid lig med den algebraiske sum af alle modstande, der udgør dette kredsløb. Og da spændingerne i hver af sektionerne i kredsløbet kan findes fra Ohms lov (U = I * R, U1 = I * R1, U2 = I * R2 osv.) Og E = U, så får vi for vores kredsløb:

Spændingen ved terminalerne på strømforsyningen er lig med summen af ​​spændingsfaldene ved hver af de serieforbundne modtagere, der udgør kredsløbet.

Da strømmen strømmer gennem hele kredsløbet med den samme værdi, vil det være rimeligt at sige, at spændingen ved de seriekoblede modtagere (modstande) er relateret i forhold til modstanderne. Og jo højere modstand, jo højere er den spænding, der anvendes til modtageren.

For en serieforbindelse af modstande i mængden af ​​n stykker, der har de samme modstande Rk, vil den ækvivalente totale kredsløbsmodstand som helhed være n gange større end hver af disse modstande: R = n * Rk. Følgelig vil den spænding, der påføres til hver af kredsløbsmodstandene, være lig med hinanden og være n gange mindre end spændingen, der påføres hele kredsløbet: Uk = U / n.

Følgende egenskaber er karakteristiske for serieforbindelsen af ​​strømmodtagere: Hvis du ændrer modstanden for en af ​​kredsløbsmodtagerne, ændres spændingerne ved de andre kredsløbsmodtagere; når en af ​​modtagerne går i stykker, stopper strømmen i hele kredsløbet i alle andre modtagere.

På grund af disse funktioner er seriel forbindelse sjælden og bruges kun, når netspændingen er højere end den nominelle spænding for modtagerne, i mangel af alternativer.

For eksempel kan du med en spænding på 220 volt tilslutte to serieforbundne lamper med samme effekt, som hver er designet til en spænding på 110 volt. Hvis disse lamper med den samme nominelle forsyningsspænding har forskellig nominel effekt, vil en af ​​dem blive overbelastet og vil sandsynligvis med det samme brænde ud.

Parallel forbindelse

Den parallelle forbindelse af modtagerne involverer inkluderingen af ​​hver af dem mellem et par punkter i det elektriske kredsløb, så de danner parallelle grene, som hver drives af spændingen fra kilden. For klarheds skyld vil vi igen udskifte modtagerne med deres elektriske modstand for at opnå et kredsløb, ifølge hvilket det er praktisk at beregne parametrene.

Som allerede nævnt, i tilfælde af en parallel forbindelse, oplever hver af modstanderne den samme spænding. Og i overensstemmelse med Ohms lov har vi: I1 = U / R1, I2 = U / R2, I3 = U / R3.

Her er jeg den aktuelle kilde. Den første Kirchhoff-lov for dette kredsløb giver os mulighed for at skrive udtrykket for strømmen i dets uforgrenede del: I = I1 + I2 + I3.

Derfor kan den totale modstand for parallel forbindelse af kredsløbselementer til hinanden findes fra formlen:

Gensidens modstand kaldes konduktiviteten G, og formlen for ledningsevnen i kredsløbet, der består af flere parallelle forbindelser, kan også skrives: G = G1 + G2 + G3. Kredsløbet af kredsløbet i tilfælde af parallel forbindelse af modstanderne, der danner det, er lig med den algebraiske sum af konduktiviteterne for disse modstande. Når parallelle modtagere (modstande) føjes til kredsløbet, falder kredsløbets totale modstand, og den totale ledningsevne stiger tilsvarende.

Strømmene i kredsløbet, der består af parallelforbundne modtagere, fordeles mellem dem i direkte forhold til deres konduktiviteter, det vil sige omvendt proportional med deres modstand. Her kan vi give en analogi fra hydraulik, hvor vandstrømmen er fordelt gennem rørene i overensstemmelse med deres sektioner, så en større sektion ligner en lavere modstand, det vil sige en større ledningsevne.

Hvis kredsløbet består af flere (n) identiske modstande, der er forbundet parallelt, vil kredsløbets totale modstand være n gange lavere end modstanden for en af ​​modstanderne, og strømmen gennem hver af modstanderne vil være n gange mindre end den samlede strøm: R = R1 / n; I1 = I / n.

Et kredsløb bestående af parallelt forbundne modtagere, der er forbundet til en strømkilde, er kendetegnet ved, at hver af modtagerne er aktiveret af strømkilden.

For en ideel strømkilde er udsagnet sandt: når man tilslutter eller frakobler modstande parallelt med kilden, vil strømme i de resterende tilsluttede modstande ikke ændres, det vil sige, hvis en eller flere modtagere af det parallelle kredsløb mislykkes, vil resten fortsætte med at arbejde i den samme tilstand.

På grund af disse funktioner har en parallel forbindelse en betydelig fordel i forhold til en seriel, og af denne grund er det en parallel forbindelse, der er mest almindelig i elektriske netværk. For eksempel er alle elektriske apparater i vores hjem designet til at blive tilsluttet et husholdningsnetværk parallelt, og hvis du kobler fra en, vil det ikke skade resten.

Sammenligning af serielle og parallelle kredsløb

Seriekredsløb

Parallelt kredsløb

1. Strømmen er den samme i alle elementer i kredsløbet.

1. Spændingen er den samme på grenklemmerne.

2. Spændingsfaldet over klemmene på hver modstand er ensIR.

2. Strøm i hver gren er lig med U / R.

3. Spændingen, der påføres kredsløbet, er lig med summen af ​​spændingsfaldene.

3. Strømmen i det samlede kredsløb er lig med summen af ​​grenstrømmene.

4. En åben på et tidspunkt i kredsløbet får strømmen til at stoppe med at strømme gennem kredsløbet.

4. En pause i en gren forhindrer ikke passage strøm i resten filialer.

Blandet forbindelse

En blandet forbindelse af modtagere forstås som en sådan forbindelse, når en del eller flere af dem er forbundet i serie, og en anden del eller flere parallelt. Derudover kan hele kæden dannes ud fra forskellige forbindelser af sådanne dele imellem hinanden. Overvej for eksempel ordningen:

Tre seriekoblede modstande er forbundet til en strømkilde, yderligere to er forbundet parallelt med en af ​​dem, og den tredje er forbundet parallelt med hele kredsløbet.For at finde impedansen for kredsløbet gennemgår de successive transformationer: et komplekst kredsløb ledes sekventielt til en simpel form, der beregner sekventielt modstanden for hvert led, og find således den samlede ækvivalente modstand.

For vores eksempel. Først findes den samlede modstand for de to modstande R4 og R5, der er forbundet i serie, derefter modstanden for deres parallelle forbindelse med R2, derefter føjes de til den opnåede værdi på R1 og R3, og derefter beregnes modstandsværdien for hele kredsløbet, inklusive den parallelle gren R6.

Forskellige metoder til at forbinde strømmodtagere bruges i praksis til forskellige formål for at løse specifikke opgaver. For eksempel kan en blandet forbindelse findes i bløde ladningskredsløb. elektrolytiske kondensatorer i kraftfulde strømforsyninger, hvor belastningen (kondensatorer efter diodebroen) først modtager strøm i serie gennem modstanden, derefter overvindes modstanden af ​​relækontakterne, og belastningen forbindes parallelt med dioden broen.