Pk-vtk.ru

Электро освещение
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Последовательное и параллельное соединение. Применение и схемы

При таком соединении проводники соединяются друг с другом последовательно, то есть, начало одного проводника будет соединяться с концом другого. Основная особенность данного соединения заключается в том, что все проводники принадлежат одному проводу, нет никаких разветвлений. Через каждый из проводников будет протекать один и тот же электрический ток. Но суммарное напряжение на проводниках будет равняться вместе взятым напряжениям на каждом из них.

Рассмотрим некоторое количество резисторов, соединенных последовательно. Так как нет разветвлений, то количество проходящего заряда через один проводник, будет равно количеству заряда, прошедшего через другой проводник. Силы тока на всех проводниках будут одинаковыми. Это основная особенность данного соединения.

Posledovatelnoe soedinenie

Это соединение можно рассмотреть иначе. Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором.

Ток на эквивалентном резисторе будет совпадать с общим током, протекающим через все резисторы. Эквивалентное общее напряжение будет складываться из напряжений на каждом резисторе. Это является разностью потенциалов на резисторе.

Если воспользоваться этими правилами и законом Ома, который подходит для каждого резистора, можно доказать, что сопротивление эквивалентного общего резистора будет равно сумме сопротивлений. Следствием первых двух правил будет являться третье правило.

Применение

Последовательное соединение используется, когда нужно целенаправленно включать или выключать какой-либо прибор, выключатель соединяют с ним по последовательной схеме. Например, электрический звонок будет звенеть только тогда, когда он будет последовательно соединен с источником и кнопкой. Согласно первому правилу, если электрический ток отсутствует хотя бы на одном из проводников, то его не будет и на других проводниках. И наоборот, если ток имеется хотя бы на одном проводнике, то он будет и на всех других проводниках. Также работает карманный фонарик, в котором есть кнопка, батарейка и лампочка. Все эти элементы необходимо соединить последовательно, так как нужно, чтобы фонарик светил, когда будет нажата кнопка.

Иногда последовательное соединение не приводит к нужным целям. Например, в квартире, где много люстр, лампочек и других устройств, не следует все лампы и устройства соединять последовательно, так как никогда не требуется одновременно включать свет в каждой из комнат квартиры. Для этого последовательное и параллельное соединение рассматривают отдельно, и для подключения осветительных приборов в квартире применяют параллельный вид схемы.

Параллельное соединение

В этом виде схемы все проводники соединяются параллельно друг с другом. Все начала проводников объединены в одну точку, и все концы также соединены вместе. Рассмотрим некоторое количество однородных проводников (резисторов), соединенных по параллельной схеме.

Читайте так же:
Можно ли использовать светодиодные лампы с выключателями с индикатором

Parallelnoe soedinenie

Этот вид соединения является разветвленным. В каждой ветви содержится по одному резистору. Электрический ток, дойдя до точки разветвления, разделяется на каждый резистор, и будет равняться сумме токов на всех сопротивлениях. Напряжение на всех элементах, соединенных параллельно, является одинаковым.

Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором. Если воспользоваться законом Ома, можно получить выражение сопротивления. Если при последовательном соединении сопротивления складывались, то при параллельном будут складываться величины обратные им, как записано в формуле выше.

Применение

Если рассматривать соединения в бытовых условиях, то в квартире лампы освещения, люстры должны быть соединены параллельно. Если их соединить последовательно, то при включении одной лампочки мы включим все остальные. При параллельном же соединении мы можем, добавляя соответствующий выключатель в каждую из ветвей, включать соответствующую лампочку по мере желания. При этом такое включение одной лампы не влияет на остальные лампы.

Все электрические бытовые устройства в квартире соединены параллельно в сеть с напряжением 220 В, и подключены к распределительному щитку. Другими словами, параллельное соединение используется при необходимости подключения электрических устройств независимо друг от друга. Последовательное и параллельное соединение имеют свои особенности. Существуют также смешанные соединения.

Работа тока

Последовательное и параллельное соединение, рассмотренное ранее, было справедливо для величин напряжения, сопротивления и силы тока, являющихся основными. Работа тока определяется по формуле:

А = I х U х t, где А – работа тока, t – время течения по проводнику.

Для определения работы при последовательной схеме соединения, необходимо заменить в первоначальном выражении напряжение. Получаем:

А=I х (U1 + U2) х t

Раскрываем скобки и получаем, что на всей схеме работа определяется суммой на каждой нагрузке.

Точно также рассматриваем параллельную схему соединения. Только меняем уже не напряжение, а силу тока. Получается результат:

А = А1+А2

Мощность тока

При рассмотрении формулы мощности участка цепи снова необходимо пользоваться формулой:

Р=U х I

После аналогичных рассуждений выходит результат, что последовательное и параллельное соединение можно определить следующей формулой мощности:

Р=Р1 + Р2

Другими словами, при любых схемах общая мощность равна сумме всех мощностей в схеме. Этим можно объяснить, что не рекомендуется включать в квартире сразу несколько мощных электрических устройств, так как проводка может не выдержать такой мощности.

Влияние схемы соединения на новогоднюю гирлянду

После перегорания одной лампы в гирлянде можно определить вид схемы соединения. Если схема последовательная, то не будет гореть ни одной лампочки, так как сгоревшая лампочка разрывает общую цепь. Чтобы выяснить, какая именно лампочка сгорела, нужно проверять все подряд. Далее, заменить неисправную лампу, гирлянда будет функционировать.

Читайте так же:
Мигание светодиодной лампы при выключенном выключателе

Parallelnoe soedinenie girliandy

При применении параллельной схемы соединения гирлянда будет продолжать работать, даже если одна или несколько ламп сгорели, так как цепь не разорвана полностью, а только один небольшой параллельный участок. Для восстановления такой гирлянды достаточно увидеть, какие лампы не горят, и заменить их.

Последовательное и параллельное соединение для конденсаторов

Posledovatelno kondensatory

При последовательной схеме возникает такая картина: заряды от положительного полюса источника питания идут только на наружные пластины крайних конденсаторов. Конденсаторы, находящиеся между ними, передают заряд по цепи. Этим объясняется появление на всех пластинах равных зарядов с разными знаками. Исходя из этого, заряд любого конденсатора, соединенного по последовательной схеме, можно выразить такой формулой:

qобщ= q1 = q2 = q3

Для определения напряжения на любом конденсаторе, необходима формула:

U= q/С

Где С — емкость. Суммарное напряжение выражается таким же законом, который подходит для сопротивлений. Поэтому получаем формулу емкости:

С= q/(U1 + U2 + U3)

Чтобы сделать эту формулу проще, можно перевернуть дроби и заменить отношение разности потенциалов к заряду емкости. В результате получаем:

1/С= 1/С1 + 1/С2 + 1/C3

Немного иначе рассчитывается параллельное соединение конденсаторов.

Parallelno kondensatory

Общий заряд вычисляется как сумма всех зарядов, накопившихся на пластинах всех конденсаторов. А величина напряжения также вычисляется по общим законам. В связи с этим формула суммарной емкости при параллельной схеме соединения выглядит так:

С= (q1 + q2 + q3)/U

Это значение рассчитывается как сумма каждого прибора в схеме:

С=С1 + С2 + С3

Смешанное соединение проводников

В электрической схеме участки цепи могут иметь и последовательное и параллельное соединение, переплетающихся между собой. Но все законы, рассмотренные выше для отдельных видов соединений, справедливы по-прежнему, и используются по этапам.

Smeshannoe soedinenie

Сначала нужно мысленно разложить схему на отдельные части. Для лучшего представления ее рисуют на бумаге. Рассмотрим наш пример по изображенной выше схеме.

Удобнее всего ее изобразить, начиная с точек Б и В. Они расставляются на некотором расстоянии между собой и от края листа бумаги. С левой стороны к точке Б подключается один провод, а справа отходят два провода. Точка В наоборот, слева имеет две ветки, а после точки отходит один провод.

Далее нужно изобразить пространство между точками. По верхнему проводнику расположены 3 сопротивления с условными значениями 2, 3, 4. Снизу будет идти ток с индексом 5. Первые 3 сопротивления включены в схему последовательно, а пятый резистор подключен параллельно.

Читайте так же:
Обозначение электрических ламп выключателей

Остальные два сопротивления (первый и шестой) подключены последовательно с рассматриваемым нами участком Б-В. Поэтому схему дополняем 2-мя прямоугольниками по сторонам от выбранных точек.

Теперь используем формулу расчета сопротивления:
  • Первая формула для последовательного вида соединения.
  • Далее, для параллельной схемы.
  • И окончательно для последовательной схемы.

Аналогичным образом можно разложить на отдельные схемы любую сложную схему, включая соединения не только проводников в виде сопротивлений, но и конденсаторов. Чтобы научиться владеть приемами расчета по разным видам схем, необходимо потренироваться на практике, выполнив несколько заданий.

Основные электрические величины цепи

Для того чтобы выяснить, как то или иное соединение проводников повлияет на характеристики схемы, необходимо определиться с величинами, которые характеризуют любую электрическую цепь. Вот основные из них:

Схема люстры с тремя лампами

  • Электрическое напряжение, согласно научному определению, это разность потенциалов между двумя точками электрической цепи. Измеряется в вольтах (В). Между клеммами бытовой розетки, к примеру, оно равно 220 В, на батарейке вольтметр покажет 1,5 В, а зарядное устройство вашего планшета или смартфона выдает 5 В. Напряжение бывает переменным и постоянным, но в нашем случае это несущественно.
  • Электрический ток – упорядоченное движение электронов в электрической цепи. Ближайшая аналогия – ток воды в трубопроводе. Измеряется в амперах (А). Если цепь не замкнута, ток существовать не может.
  • Электрическое сопротивление. Величина измеряется в омах (Ом) и характеризует способность проводника или электрической цепи сопротивляться прохождению электрического тока. Если продолжить аналогию с водопроводом, то новая гладкая труба будет иметь маленькое сопротивление, забитая ржавчиной и шлаками – высокое.
  • Электрическая мощность. Эта величина характеризует скорость преобразования электрической энергии в любую другую и измеряется в ваттах (Вт). Кипятильник в 1000 Вт вскипятит воду быстрее стоваттного, мощная лампа светит ярче и т.д.

Параллельное соединение

В цепях, соединенных параллельно, к каждому из элементов прикладывается полное напряжение источника питания. При этом ток, протекающий через каждую из ветвей, зависит только от ее сопротивления. Провода от каждого патрона соединены между собой обоими концами.

  • если одна лампа перегорит – остальные продолжат выполнять свои функции;
  • каждая из цепей светит в полный накал независимо от своей мощности, потому что к каждой приложено полное напряжение;
  • можно вывести из светильника три, четыре и больше проводов (ноль и нужное количество фаз к выключателю) и включать нужное количество ламп или группу;
  • работают энергосберегающие лампочки.
Читайте так же:
Розетка с проводом для люминесцентной лампы

Чтобы включать свет по группам, соберите такую схему либо в корпусе светильника, либо в распределительной коробке.

Схема подключения ламп с выключателями

Каждая из ламп включается своим выключателем, их в этом случае три, а включены две.

Мостовая схема

Мостовая схема соединения представлена на рисунке ниже.

Для того чтобы свернуть мостовую схему, один из треугольников моста, заменяют эквивалентной звездой.

Затем находят общее эквивалентное сопротивление, учитывая, что резисторы R3,R4 и R5,R2 соединены между друг другом последовательно, а в парах параллельно.

Лучше соединять параллельно

Когда существует параллельное соединение ламп, напряжение источника питания всегда оказывается на клеммах каждой из них. Между ними могут быть только проводники электрического тока. Их сопротивлением пренебрегают по причине крайне малой величины. Схема параллельного подключения исключает взаимное электрическое влияние между источниками света. Каждый из них светит в полную силу, если подключается к выходу источника питания с напряжением, соответствующим их номинальному значению.

Особенности и характеристики схем подключения ламп

Способ и порядок подключения лампы зависит от ее вида. Методы, используемые для лампочек накаливания, не подойдут для галогенок, люминесцентных светильников или светодиодов.

Параллельной

При использовании схемы параллельного подключения источники света подключаются к фазе и нулю. Например, если нужно соединить 2 лампочки, скручиваются их питающие провода. Важно, чтобы сечение соответствовало нагрузке. Напряжение на всех светильниках одинаковое, они горят с яркостью, установленной производителем. Перегорание отдельного элемента не влияет на функциональность остальных.

Справка! На практике при наличии нескольких источников света при параллельном соединении провода не скручиваются. Используется кабель, к которому подключаются все элементы.

Параллельное подключение может быть:

Параллельное подключение

  • лучевое – на каждый светильник отдельный кабель;
  • шлейфное – фаза и ноль сначала идут на первый осветительный прибор, потом часть кабеля идет в остальные (кроме последнего, к которому подключаются две части).

При использовании параллельной лучевой модели перегорание одного элемента не мешает работе остальных. Перед тем, как выбрать шлейфную модель, необходимо учесть, что нарушение одного соединения выведет из строя элементы, расположенные после него. Но проблема решается быстро за счет легкого определения проблемного места.

При подключении галогенных источников с трансформатором необходимо учесть, что они присоединяются к вторичной обмотке преобразователя через клеммные колодки.

Главный недостаток люминесцентных ламп – мерцание. От него избавляет пускорегулирующая аппаратура, но она стоит дорого. Для снижения пульсации применяется специальная схема для двух светильников со сдвигом фазы на одном из них. Две лампочки соединяются параллельно, к одной подключается конденсатор, сдвигающий фазу.

Читайте так же:
Как подключить диодные лампочки от выключателя

Особенности включения газоразрядных ламп

Подключение обычных ламп накаливания, порядок которого подробно описан выше, как правило, не вызывает у пользователей особых затруднений. Однако схема параллельного подключения галогенных и люминесцентных ламп содержит некоторые нюансы, которые нуждаются в отдельном рассмотрении.

Ознакомимся сначала с особенностями включения галогенных ламп, работающих при пониженных питающих напряжениях и монтируемых в классических подвесных потолках. Эти напряжения получают за счет использования в цепях понижающих трансформаторов с вторичными обмотками, рассчитанными на 6, 12 и 24 Вольта, которые размещаются там же (скрыты под натянутым полотном потолка).

Как правило, эти излучатели соединяются в параллельную цепочку и лишь после этого подключаются к соответствующим выводам трансформатора (смотрите фото далее по тексту).

Включение галогенных ламп

На нем представлена схема включения ламп с помощью понижающего трансформатора; причем подводимое к нему сетевое напряжение коммутируется в отдельной распределительной коробке. Нулевой провод на этой схеме имеет синий цвет, а фазный, согласно требованиям ПУЭ, помечен коричневой расцветкой.

Важно! Выключатель, прерывающий цепь подачи питания на лампочки, согласно тому же ПУЭ устанавливается в разрыв фазного (коричневого) провода.

При формировании осветительных цепей галогенные лампы разбиваются обычно на группы, соединенные между собой в параллель в другой распределительной коробке. Прямо с нее совмещенные проводники прокладываются к вторичной обмотке трансформатора, рассчитанного на12 Вольт.

Требования стандартов регламентируют длину отводящего проводника в пределах двух метров, поскольку при большей их протяженности возможны потери напряжения и снижение яркости свечения лампочек.

Для люминесцентных ламп использование схем параллельного включения связано с желанием избавиться от такого неприятного явления, как эффект мерцания, значительно ухудшающего их эксплуатационные характеристики.

Дополнительная информация. Современные ПРА (пускорегулирующие устройства) электронного типа частично снимают проблему мерцания, однако за это приходится платить высокую цену.

Добиться существенного уменьшения вредных для глаза человека пульсаций, не приобретая дорогие электронные балласты, удается за счет применения двухламповой схемы светильника. В этом случае напряжение питания на одну из параллельно включенных ламп поступает с небольшим сдвигом во времени (по фазе). В результате такого искусственного приема суммарное световое поле системы из 2-х осветителей несколько выравнивается.

В заключение отметим, что при параллельном соединении нескольких ламп следует обращать внимание на надежность образующихся при их подключении контактов. Нарушение хотя бы одного из этих соединений может привести к окислению и последующему разрушению всего клеммника.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector