Elektros energijos imtuvų prijungimo metodai

Vienu metu tame pačiame tinkle įtraukus kelis galios imtuvus, šiuos imtuvus galima lengvai laikyti tiesiog vienos grandinės elementais, kurių kiekvienas turi savo atsparumą.

Kai kuriais atvejais toks požiūris pasirodo gana priimtinas: kaitinamosios lempos, elektriniai šildytuvai ir tt - gali būti suvokiami kaip varžai. Tai yra, prietaisus galima pakeisti jų atsparumu, todėl lengva apskaičiuoti grandinės parametrus.

Maitinimo imtuvų prijungimo būdas gali būti vienas iš šių: nuoseklusis, lygiagretusis arba mišrusis jungimas.

Serijinis ryšys

Kai keli imtuvai (rezistoriai) yra sujungti nuosekliojoje grandinėje, tai yra, antrojo pirmojo išėjimas yra prijungtas prie pirmosios antrosios išvesties, antrojo išėjimo anga yra prijungta prie pirmojo trečiojo išėjimo, antrojo išėjimo iš trečiojo su pirmuoju išėjimo iš ketvirtojo ir tt, kai jungiama tokia grandinė. energijos šaltinis, per visus grandinės srovės elementus aš tekėsiu tokio paties dydžio. Ši idėja paaiškinta paveiksle.

Pakeisdami įtaisus jų varžomis, figūrą paverčiame grandine, tada varžos R1 – R4, sujungtos nuosekliai, kiekviena įgaus tam tikras įtampas, kurios iš viso duos EMF vertę maitinimo šaltinio gnybtuose. Paprastumo dėlei šaltinį pavaizduosime galvaninio elemento pavidalu.

Išreiškę įtampos kritimus per srovę ir per varžas, gauname išlyginamąją imtuvų eilės grandinės išraišką: rezistorių nuosekliojo jungimo bendra varža visuomet yra lygi visų varžų, sudarančių šią grandinę, algebrinei sumai. Ir kadangi įtampą kiekvienoje grandinės sekcijoje galima rasti pagal Ohmo dėsnį (U = I * R, U1 = I * R1, U2 = I * R2 ir kt.) Ir E = U, tada mūsų grandinei gauname:

Įtampa maitinimo šaltinio gnybtuose yra lygi įtampos kritimų sumai kiekviename iš serijos prijungtų imtuvų, sudarančių grandinę.

Kadangi srovė teka per visą tos pačios vertės grandinę, bus teisinga pasakyti, kad prie nuosekliai sujungtų imtuvų (rezistorių) įtampa yra susijusi proporcingai varžoms. Ir kuo didesnis pasipriešinimas, tuo didesnė imtuvui taikoma įtampa.

Jei rezistorių nuoseklusis jungimas yra n vienetų, turinčių tą pačią varžą Rk, visos ekvivalentinės suminės varžos grandinėje bus n kartų didesnis nei kiekvienos iš šių varžų: R = n * Rk. Atitinkamai, kiekvienai grandinės varžai taikoma įtampa bus lygi viena kitai ir bus n kartų mažesnė už įtampą, taikomą visai grandinei: Uk = U / n.

Maitinimo imtuvų nuosekliajam sujungimui būdingos šios savybės: jei pakeisite vieno iš grandinės imtuvų varžą, pasikeis kitų grandinių imtuvų įtampa; kai vienas iš imtuvų sugenda, srovė sustos visoje grandinėje, visuose kituose imtuvuose.

Dėl šių savybių nuoseklusis jungimas yra retas ir naudojamas tik ten, kur tinklo įtampa yra didesnė nei vardinė imtuvų įtampa, jei nėra alternatyvų.

Pvz., Esant 220 voltų įtampai, galite maitinti dvi vienodo galingumo serijines lempas, kurių kiekviena yra skirta 110 voltų įtampai. Jei šios lempos, turinčios tą pačią vardinę maitinimo įtampą, turi skirtingą vardinę galią, viena iš jų bus perkrauta ir greičiausiai iškart sudegs.

Lygiagretusis ryšys

Lygiagretus imtuvų sujungimas apima kiekvieno jų įtraukimą tarp poros elektros grandinės taškų, kad jie sudarytų lygiagrečias atšakas, kurių kiekviena maitinama šaltinio įtampa. Aiškumo dėlei mes vėl pakeisime imtuvus jų elektrine varža, kad gautume grandinę, pagal kurią būtų patogu apskaičiuoti parametrus.

Kaip jau minėta, lygiagretaus sujungimo atveju kiekvienas iš rezistorių patiria tą pačią įtampą. Pagal Ohmo dėsnį mes turime: I1 = U / R1, I2 = U / R2, I3 = U / R3.

Čia aš esu srovės šaltinis. Pirmasis šios grandinės Kirchhoffo dėsnis leidžia mums nenuosekliojoje dalyje užrašyti srovės išraišką: I = I1 + I2 + I3.

Taigi, bendrą atsparumą lygiagrečiam grandinės elementų sujungimui vienas su kitu galima rasti pagal formulę:

Atsparumo grįžtamasis ryšys vadinamas laidumu G, taip pat gali būti parašyta grandinės, sudarytos iš kelių lygiagrečiai sujungtų elementų, laidumo formulė: G = G1 + G2 + G3. Grandinės laidumas, kai rezistoriai yra lygiagrečiai sujungti, ją sudarant, yra lygus šių rezistorių laidumo algebrinei sumai. Todėl, kai į grandinę pridedami lygiagrečiai imtuvai (rezistoriai), bendras grandinės pasipriešinimas sumažės, o bendras laidumas atitinkamai padidės.

Srovės grandinėje, sudarytoje iš lygiagrečiai sujungtų imtuvų, yra paskirstomos tarp jų tiesiogiai proporcingai jų laidumui, ty atvirkščiai proporcingos jų pasipriešinimui. Čia galime pateikti analogiją iš hidraulikos, kai vandens srautas paskirstomas per vamzdžius pagal jų sekcijas, tada didesnė sekcija panaši į mažesnį pasipriešinimą, tai yra, didesnis laidumas.

Jei grandinę sudaro keli (n) identiški rezistoriai, sujungti lygiagrečiai, tada bendra grandinės varža bus n kartų mažesnė už vieno iš varžų varžą, o srovė per kiekvieną rezistorių bus n kartų mažesnė už bendrą srovę: R = R1 / n; I1 = I / n.

Grandinė, susidedanti iš lygiagrečiai sujungtų imtuvų, sujungtų su energijos šaltiniu, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad kiekvienas iš imtuvų yra maitinamas energijos šaltiniu.

Dėl idealaus elektros energijos šaltinio teiginys teisingas: prijungus ar atjungiant rezistorius lygiagrečiai šaltiniui, likusių sujungtų rezistorių srovės nepasikeis, tai yra, jei sugenda vienas ar keli lygiagrečiosios grandinės imtuvai, likusieji toliau veiks tuo pačiu režimu.

Dėl šių savybių lygiagretusis ryšys turi reikšmingą pranašumą prieš nuoseklųjį, ir dėl šios priežasties būtent lygiagretusis ryšys yra labiausiai paplitęs elektros tinkluose. Pvz., Visi mūsų namų elektros prietaisai yra suprojektuoti taip, kad juos būtų galima lygiagrečiai sujungti su buitiniu tinklu, o jei atjungsite, jis nepadarys žalos likusiems.

Serijinių ir lygiagrečių grandinių palyginimas

Mišrus mišinys

Mišrus imtuvų sujungimas suprantamas kaip toks jungimas, kai dalis ar keli iš jų sujungti nuosekliai, o kita dalis ar kelios - lygiagrečiai. Be to, visa grandinė gali būti sudaryta iš skirtingų tokių dalių junginių. Pavyzdžiui, apsvarstykite schemą:

Trys nuosekliai sujungti rezistoriai yra prijungti prie maitinimo šaltinio, dar du yra sujungti lygiagrečiai vienam iš jų, o trečiasis yra prijungtas lygiagrečiai visai grandinei.Norėdami rasti grandinės varžą, jie pereina iš eilės transformacijas: sudėtinga grandinė nuosekliai vedama į paprastą formą, nuosekliai apskaičiuojant kiekvienos jungties varžą ir tokiu būdu surandama bendra ekvivalento varža.

Mūsų pavyzdžiu. Pirmiausia randamas bendras dviejų rezistorių R4 ir R5, sujungtų nuosekliai, pasipriešinimas, tada jų lygiagretaus sujungimo su R2 pasipriešinimas, tada jie pridedami prie gautos R1 ir R3 vertės, tada apskaičiuojama visos grandinės, įskaitant lygiagrečią šaką R6, varžos vertė.

Norint išspręsti konkrečias užduotis, praktikoje įvairiais tikslais naudojami įvairūs galios imtuvų prijungimo būdai. Pavyzdžiui, sumaišytą junginį galima rasti minkštojo įkrovimo grandinėse. elektrolitiniai kondensatoriai galinguose maitinimo šaltiniuose, kur apkrova (kondensatoriai po diodo tiltu) pirmiausia gauna srovę nuosekliai per rezistorių, tada rezistorius jungiamas reliniais kontaktais, o apkrova lygiagrečiai sujungiama su diodo tiltu.