Métodos para conectar receptores de energía eléctrica.

Con la inclusión simultánea de varios receptores de potencia en la misma red, estos receptores pueden considerarse fácilmente simplemente como elementos de un solo circuito, cada uno de los cuales tiene su propia resistencia.

En algunos casos, este enfoque resulta bastante aceptable: las lámparas incandescentes, los calentadores eléctricos, etc., pueden percibirse como resistencias. Es decir, los dispositivos pueden ser reemplazados por su resistencia, y es fácil calcular los parámetros del circuito.

El método de conexión de los receptores de alimentación puede ser uno de los siguientes: tipo de conexión en serie, paralela o mixta.

Conexión en serie

Cuando varios receptores (resistencias) están conectados en un circuito en serie, es decir, la segunda salida del primero está conectada a la primera salida del segundo, la segunda salida del segundo está conectada a la primera salida del tercero, la segunda salida del tercero con la primera salida del cuarto, etc., al conectar dicho circuito a hacia la fuente de energía, la corriente I de la misma magnitud fluirá a través de todos los elementos del circuito. Esta idea se explica en la figura.

Reemplazando los dispositivos con sus resistencias, transformamos la figura en un circuito, luego las resistencias R1 a R4, conectadas en serie, tomarán ciertos voltajes, lo que en total dará el valor EMF en los terminales de la fuente de alimentación. Para simplificar, en lo sucesivo describiremos la fuente en forma de una celda galvánica.

Expresando la caída de voltaje a través de la corriente y a través de la resistencia, obtenemos la expresión para la resistencia equivalente del circuito en serie de los receptores: la resistencia total de la conexión en serie de resistencias es siempre igual a la suma algebraica de todas las resistencias que componen este circuito. Y dado que los voltajes en cada una de las secciones del circuito se pueden encontrar en la ley de Ohm (U = I * R, U1 = I * R1, U2 = I * R2, etc.) y E = U, entonces para nuestro circuito obtenemos:

El voltaje en los terminales de la fuente de alimentación es igual a la suma de las caídas de voltaje en cada uno de los receptores conectados en serie que forman el circuito.

Dado que la corriente fluye a través de todo el circuito del mismo valor, será justo decir que los voltajes en los receptores (resistencias) conectados en serie están relacionados en proporción a las resistencias. Y cuanto mayor es la resistencia, mayor es el voltaje aplicado al receptor.

Para una conexión en serie de resistencias en la cantidad de n piezas que tienen las mismas resistencias Rk, la resistencia total equivalente del circuito en su conjunto será n veces mayor que cada una de estas resistencias: R = n * Rk. En consecuencia, los voltajes aplicados a cada una de las resistencias del circuito serán iguales entre sí y serán n veces menores que el voltaje aplicado a todo el circuito: Uk = U / n.

Las siguientes propiedades son características para la conexión en serie de receptores de potencia: si cambia la resistencia de uno de los receptores de circuito, entonces los voltajes en los otros receptores de circuito cambiarán; Cuando uno de los receptores se rompe, la corriente se detendrá en todo el circuito, en todos los demás receptores.

Debido a estas características, la conexión en serie es rara, y se usa solo donde el voltaje de la red es más alto que el voltaje nominal de los receptores, en ausencia de alternativas.

Por ejemplo, con un voltaje de 220 voltios, puede alimentar dos lámparas conectadas en serie de igual potencia, cada una de las cuales está diseñada para un voltaje de 110 voltios. Si estas lámparas con el mismo voltaje de alimentación nominal tienen una potencia nominal diferente, una de ellas se sobrecargará y lo más probable es que se queme instantáneamente.

Conexión en paralelo

Una conexión paralela de los receptores implica la inclusión de cada uno de ellos entre un par de puntos del circuito eléctrico para que formen ramas paralelas, cada una de las cuales es alimentada por el voltaje de la fuente. Para mayor claridad, reemplazaremos nuevamente los receptores con sus resistencias eléctricas para obtener un circuito según el cual sea conveniente calcular los parámetros.

Como ya se mencionó, en el caso de una conexión en paralelo, cada una de las resistencias experimenta el mismo voltaje. Y de acuerdo con la ley de Ohm, tenemos: I1 = U / R1, I2 = U / R2, I3 = U / R3.

Aquí estoy la fuente actual. La primera ley de Kirchhoff para este circuito nos permite escribir la expresión para la corriente en su parte no ramificada: I = I1 + I2 + I3.

Por lo tanto, la resistencia total para la conexión en paralelo de elementos de circuito entre sí se puede encontrar a partir de la fórmula:

El recíproco de la resistencia se llama conductividad G, y la fórmula para la conductividad del circuito, que consta de varios elementos conectados en paralelo, también se puede escribir: G = G1 + G2 + G3. La conductividad del circuito en el caso de conexión paralela de las resistencias que lo forman es igual a la suma algebraica de las conductividades de estas resistencias. Por lo tanto, cuando se agregan receptores paralelos (resistencias) al circuito, la resistencia total del circuito disminuirá y la conductividad total aumentará en consecuencia.

Las corrientes en el circuito que consiste en receptores conectados en paralelo se distribuyen entre ellas en proporción directa a sus conductividades, es decir, inversamente proporcionales a sus resistencias. Aquí podemos dar una analogía de la hidráulica, donde el flujo de agua se distribuye a través de las tuberías de acuerdo con sus secciones, luego una sección más grande es similar a una menor resistencia, es decir, una mayor conductividad.

Si el circuito consta de varias (n) resistencias idénticas conectadas en paralelo, entonces la resistencia total del circuito será n veces menor que la resistencia de una de las resistencias, y la corriente a través de cada una de las resistencias será n veces menor que la corriente total: R = R1 / n; I1 = I / n.

Un circuito que consiste en receptores conectados en paralelo conectados a una fuente de energía se caracteriza porque cada uno de los receptores está energizado por la fuente de energía.

Para una fuente ideal de electricidad, la afirmación es cierta: al conectar o desconectar resistencias en paralelo a la fuente, las corrientes en las resistencias conectadas restantes no cambiarán, es decir, si uno o más receptores del circuito paralelo fallan, el resto continuará funcionando en el mismo modo.

Debido a estas características, una conexión paralela tiene una ventaja significativa sobre una serie, y por esta razón es una conexión paralela que es más común en las redes eléctricas. Por ejemplo, todos los electrodomésticos en nuestros hogares están diseñados para conectarse a una red doméstica en paralelo, y si desconecta uno, no dañará el resto.

Comparación de circuitos en serie y en paralelo.

Compuesto mixto

Se entiende que una conexión mixta de receptores significa tal conexión cuando una parte o varias de ellas están conectadas en serie, y otra parte o varias en paralelo. En este caso, toda la cadena se puede formar a partir de diferentes compuestos de tales partes entre sí. Por ejemplo, considere el esquema:

Tres resistencias conectadas en serie están conectadas a una fuente de alimentación, dos más están conectadas en paralelo a una de ellas y la tercera está conectada en paralelo a todo el circuito.Para encontrar la impedancia del circuito, pasan por transformaciones sucesivas: un circuito complejo se conduce secuencialmente a una forma simple, calculando secuencialmente la resistencia de cada enlace, y así encuentra la resistencia equivalente total.

Por nuestro ejemplo. Primero, se encuentra la resistencia total de las dos resistencias R4 y R5 conectadas en serie, luego la resistencia de su conexión paralela con R2, luego se suman al valor obtenido de R1 y R3, y luego se calcula el valor de resistencia de todo el circuito, incluida la rama paralela R6.

En la práctica, se utilizan varios métodos de conexión de receptores de potencia para diversos fines a fin de resolver tareas específicas. Por ejemplo, un compuesto mixto se puede encontrar en los circuitos de carga suave. condensadores electrolíticos en fuentes de alimentación potentes, donde la carga (condensadores después del puente de diodos) primero recibe energía en serie a través de la resistencia, luego la resistencia es puenteada por los contactos del relé, y la carga se conecta al puente de diodos en paralelo.