что такое параллельное соединение потребителей в электроустановках

Последовательное и параллельное соединение потребителей.

Последовательным соединением приемников электрического тока, или, иными словами, потребителей электрического тока называется такое соединение, при котором концевая клемма первого потребителя соединяется с начальной клеммой второго потребителя и так далее.

Параллельным соединением потребителей называется такое соединение, при котором к одному полюсу источника напряжения подключены все входные клеммы потребителей, а ко второму полюсу – все выходные клеммы.

Последовательное соединение

Параллельное соединение

При последовательном соединении потребителей конец первого потребителя соединяются с началом второго и т. д. 1. При этом сила тока I во всех потребителях одинакова. I общ. = I1 = I2 = … 2. Напряжение всей цепи равно сумме напряжений на отдельных участках. Uобщ. = U1 + U2 + … 3. Общее сопротивление последовательного соединения равно сумме сопротивлений его отдельных участков. Rобщ. = R1 + R2 + … Вывод: 1. Дополнительный проводник, последовательно включенный в цепь, уменьшает в ней силу тока, т. к при последовательном соединении проводников общее сопротивление цепи увеличивается, а сила тока уменьшается – это свойство используется для уменьшения силы тока в цепи. 2. Так как все элементы цепи взаимосвязаны, то они либо все одновременно работают, либо не работают. 3. Для включения цепи необходим только один выключатель. 4. При возникновении неисправности в цепи, необходимо поочередно проверить все элементы, что затрудняет её поиск. 5. Для защиты эл. цепи необходим только один аппарат защиты. Последовательное соединение используется для одновременной работы аппаратов.

При параллельном соединении потребителей их начала, и концы имеют общую точку подключения к источнику тока. 1. При этом сила всей цепи равна сумме сил токов во всех параллельно включённых потребителей. I общ. = I1 + I2 + … 2. Напряжение на каждом из потребителей равно напряжению на всем соединении. Uобщ. = U1 = U2 = … 3. Величина, обратная общему сопротивлению параллельного соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям его отдельных участков. Вывод: 1. Общее сопротивление цепи уменьшается, т. к. с увеличением площади поперечного сечения проводников сопротивление уменьшается и становится меньше наименьшего, составляющего цепи при этом общий ток увеличивается. 2. Цепи независимы друг от друга, и для их включения можно по желанию использовать как общий выключатель, так и индивидуальный выключатель на каждую цепь. 3. Каждая цепь может иметь свой аппарат защиты. 4. При возникновении неисправности в параллельно соединённых цепях, их легко можно выделить. Параллельные соединения используются для независимой работы аппаратов.

Если в электрической схеме есть участки с последовательным и параллельным соединениями, то такое соединение принято считать «смешанным».

Источник

Последовательное и параллельное соединение

Последовательное и параллельное соединение очень широко используется в электронике и электротехнике и порой даже необходимо для правильной работы того или иного узла электроники. И начнем, пожалуй, с самых простых компонентов радиоэлектронных цепей — проводников.

Для начала давайте вспомним, что такое проводник? Проводник — это вещество или какой-либо материал, который отлично проводит электрический ток. Если какой-либо проводник отлично проводит электрический ток, то он в любом случае обладает каким-либо сопротивлением. Сопротивление проводника мы находим по формуле:

ρ – это удельное сопротивление, Ом × м

R – сопротивление проводника, Ом

S – площадь поперечного сечения, м 2

l – длина проводника, м

Более подробно об этом я писал здесь.

Следовательно, любой проводник представляет из себя резистор с каким-либо сопротивлением. Значит, любой проводник можно нарисовать так.

Последовательное соединение проводников

Сопротивление при последовательном соединении проводников

Последовательное соединение проводников — это когда к одному проводнику мы соединяем другой проводник и так по цепочке. Это и есть последовательное соединение проводников. Их можно соединять с друг другом сколь угодно много.

последовательное соединение резисторов

Чему же будет равняться их общее сопротивление? Оказывается, все просто. Оно будет равняться сумме всех сопротивлений проводников в этой цепи.

Получается, можно записать, что

формула при последовательном соединении резисторов

Пример

У нас есть 3 проводника, которые соединены последовательно. Сопротивление первого 3 Ома, второго 5 Ом, третьего 2 Ома. Найти их общее сопротивление в цепи.

Решение

показать на реальном примере с помощью мультиметра
Видео где подробно расписывается про эти соединения:

Сила тока через последовательное соединение проводников

Что будет, если мы подадим напряжение на концы такого резистора? Через него сражу же побежит электрический ток, сила которого будет вычисляться по закону Ома I=U/R.

сила тока через последовательное соединение проводников

Напряжение при последовательном соединении проводников

Давайте еще раз рассмотрим цепь с тремя резисторами

Как мы уже знаем, при последовательном соединении через каждый резистор проходит одна и та же сила тока. Но вот что будет с напряжением на каждом резисторе и как его найти?

Оказывается, все довольно таки просто. Для этого надо снова вспомнить закон дядюшки Ома и просто вычислить напряжение на любом резисторе. Давайте так и сделаем.

Пусть у нас будет цепь с такими параметрами.

Мы теперь знаем, что сила тока в такой цепи будет везде одинакова. Но какой ее номинал? Вот в чем загвоздка. Для начала нам надо привести эту цепь к такому виду.

Получается, что в данном случае R_AB =R₁ + R₂ + R₃ = 2+3+5=10 Ом. Отсюда уже находим силу тока по закону Ома I=U/R=10/10=1 Ампер.

Теперь начинается самое интересное. Если сложить все падения напряжений на резисторах, то можно получить… напряжение источника! Он у нас равен 10 Вольт.

Мы получили самый простой делитель напряжения.

Вывод: сумма падений напряжений при последовательном соединении равняется напряжению питания.

Параллельное соединение проводников

Параллельное соединение проводников выглядит вот так.

параллельное соединение резисторов

Ну что, думаю, начнем с сопротивления.

Сопротивление при параллельном соединении проводников

Давайте пометим клеммы как А и В

В этом случае общее сопротивление R_AB будет находиться по формуле

Если же мы имеем только два параллельно соединенных проводника

То в этом случае можно упростить длинную неудобную формулу и она примет вид такой вид.

Напряжение при параллельном соединении проводников

Здесь, думаю ничего гадать не надо. Так как все проводники соединяются параллельно, то и напряжение у всех будет одинаково.

Получается, что напряжение на R1 будет такое же как и на R2, как и на R3, так и на Rn

Сила тока при параллельном соединении проводников

Если с напряжением все понятно, то с силой тока могут быть небольшие затруднения. Как вы помните, при последовательном соединении сила тока через каждый проводник была одинакова. Здесь же совсем наоборот. Через каждый проводник будет течь своя сила тока. Как же ее вычислить? Придется опять прибегать к Закону Ома.

Чтобы опять же было нам проще, давайте рассмотрим все это дело на реальном примере. На рисунке ниже видим параллельное соединение трех резисторов, подключенных к источнику питания U.

Как мы уже знаем, на каждом резисторе одно и то же напряжение U. Но будет ли сила тока такая же, как и во всей цепи? Нет. Поэтому для каждого резистора мы должны вычислить свою силу тока по закону Ома I=U/R. В результате получаем, что

Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них

В этом случае, сила тока в цепи будет равна:

Задача

Вычислить силу тока через каждый резистор и силу тока в цепи, если известно напряжение источника питания и номиналы резисторов.

Решение

Воспользуемся формулами, которые приводили выше.

Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них

Далее, воспользуемся формулой

чтобы найти силу тока, которая течет в цепи

2-ой способ найти I

Чтобы найти R_общее мы должны воспользоваться формулой

Чтобы не париться с вычислениями, есть онлайн калькуляторы. Вот один из них — «калькулятор резисторов«. Я за вас уже все вычислил. Параллельное соединение 3-ех резисторов номиналом в 2, 5, и 10 Ом равняется 1,25 Ом, то есть R_общее = 1,25 Ом.

I=U/R_общее = 10/1,25=8 Ампер.

Параллельное соединение резисторов в электронике также называется делителем тока, так как резисторы делят ток между собой.

Ну а вот вам бонусом объяснение, что такое последовательное и параллельное соединение проводников от лучшего преподавателя России.

Источник

Что называется параллельным соединением потребителей

Параллельное соединение потребителей. Схема. Свойства. Область применения. Объяснить, почему изменение одного их сопротивлений не влияет на работу других.

Параллельным называется соединение, когда от одной точки электрической схемы до другой ток может пройти несколькими путями (рис. 16). Левая и правая схемы, показанные на рисунке, абсолютно идентичны. Отличаются они только тем, что по разному нарисованы. На обеих схемах резисторы R1,R2, и R3 включены (соединены) параллельно.

Узлом называется точка электрической схемы, где сходится три или более проводов. На рисунке, для наглядности, узлы выделены окружностью (на левой схеме) и эллипсом (на правом). Каждая схема имеет по два узла. На схеме узел обозначается жирной точкой.

Может показаться, что на правой схеме узлов больше, чем два. Однако, это не так. На правой схеме точки 1, 2 и 3 – это разные геометрические точки. Но, для электротехники эти точки являются одной электрической точкой, одним узлом. Это объясняется тем, что точки 1, 2 и 3 соединены между собой проводником, сопротивление которого близко к нулю. Следовательно, все они имеют одини тот же потенциал и образуют одну общую точку. Из сказанного следует, что узел на схеме не всегда выглядит как геометрическая точка.

Ветвью называется участок схемы от узла до узла. В обеих схемах по три параллельные ветви. Разумеется, в других схемах их может быть больше.

Рис. 16. Параллельное соединение резисторов

Из рассмотрения схемы ясно, что на все резисторы поступает одинаковое напряжение U. В этом состоит главное свойство параллельного соединения элементов.

т.е. напряжение на каждом из резисторов равно напряжению,подаваемое на всю схему.

Как известно, напряжение в бытовой электросети составляет 220В. На такое напряжение рассчитаны все бытовые электроприборы. Чтобы напряжение на всех потребителях электроэнергии в квартире было одинаковым, все приёмники электроэнергии (телевизор, лампы, холодильник и др.) соединены параллельно.

Главным достоинством параллельного соединения элементов является то, что все они работают независимо друг от друга. В самом деле: мы по собственному опыту знаем, что включение телевизора не отражается на работе осветительных ламп, холодильника или других электроприборов, работающих в квартире.

Рассмотрим протекание токов в схеме. Направления токов показаны на схеме стрелками. К верхнему, по схеме, узлу подтекает общий ток всех потребителей. В узле он расходится по трём ветвям (движется по трём параллельным путям). В нижнем узле три тока вновь сливаются в один общий ток.

Для узлов электрической схемы справедлив первый закон Кирхгофа: сумма токов подходящих к узлу равна сумме токов отходящих от узла.

Закон Кирхгофа легко понять, представив вместо тока воду, текущую по трубам. Сначала вода идет по общей трубе. Затем труба разветвляется на три трубы идущие параллельно. Потом вода из трёх труб снова сливается в общий поток.

Токи в ветвях схемы вычисляются по формулам:

Эти токи могут быть равны, если все резисторы одинаковы. В противном случае токи будут различны по величине. В большем сопротивлении будет протекать меньший ток и наоборот.

Изменение одного из сопротивлений вызовет изменение тока в этой ветви. Токи в других ветвях не изменятся. Общий ток, равный сумме всех токов, изменится.

Общее сопротивление цепи (всех резисторов, включённых параллельно) меньше наименьшего из сопротивлений, входящих в параллельную цепь.

Чем больше параллельных участков, тем меньше общее сопротивление, т.к. при большем количестве параллельных путей току легче протекать.

Общее сопротивление для двух резисторов, включённых параллельно, определяется по формуле:

Если резисторов три, то сначала определяется сопротивление двух из них, затем, используя ту же формулу, определяется сопротивление резисторов иR₃(см. пример 8).

Пример 8. Расчёт цепи при параллельном соединении потребителей

В схеме, показанной на рис. 16, параллельно включены резисторы: R₁= 20 Ом. R₂= 30 Ом и R₃= 60 Ом. Напряжение, приложенное ко входу цепи U = 120 В.

а) токи в ветвях и общий ток;

б) эквивалентное (общее) сопротивление цепи;

в) мощность, потребляемую каждым резистором и общую мощность цепи;

г) общий ток, I₁ и I₂ после отключения приемника R₁.

а) Напряжение U на всех ветвях (резисторах) при параллельном соединении одинаково. Находим токи в ветвях:

По первому закону Кирхгофа, общий ток (в неразветвлённой части цепи) равен сумме токов в ветвях:

б) Найдём общее (эквивалентное) сопротивление цепи. Сначала вычислим общее сопротивление для резисторов R1 и R2:

Теперь можно объединить эти два сопротивления в одно и упростить схему. Она примет вид, показанный на рис. 17.

Рис. 17. Вид цепи после объединения резисторов R1 и R2

в одно общее сопротивление R1,2

Вновь использовав формулу для двух резисторов, соединённых параллельно, найдем общее сопротивление всей цепи:

Можно найти общий ток в цепи другим способом, по закону Ома:

I = U/R_общ = 120/10 =12A

в) Найдём мощность, выделяющуюся в каждой ветви:

Мощность всей цепи Р_общ = U·I_общ = 120·12= 1440 Вт.

Можно было найти общую мощность цепи сложив мощности, выделяющиеся в каждом резисторе. Результат будет совпадать с полученным ранее, что подтверждает правильность вычислений.

г) После отключения приемника R₁ ток I₁станет равен нулю.Токи I₂ и I₃ останутся прежними, а ток всей цепи уменьшится на величину тока I₁ и будет равен:

9. Методика расчёта схем со смешанным соединением потребителей.

Смешанное соединение резисторов представляет собой комбинацию последовательного и параллельного соединений. На рис.18а показан пример смешанного соединения. В этой схеме резисторы R2 и R3 соединены параллельно. Последовательно с этими резисторами подключён резистор R1.

При решении задач на смешанное соединение требуется прежде всего, провести анализ схемы. Необходимо нарисовать схему, обозначить все её элементы, а также токи и напряжения, действующие в схеме. Следует мысленно выделить на схеме элементы соединенные параллельно или последовательно и затем, поэтапно, упростить схему.

На рис.18а показана исходная схема, а затем этапы её упрощения на рис.18б и 18в. Заметьте, что номера токов и напряжений, обозначенных на схеме, всегда совпадают с номером соответствующего сопротивления.

Прежде всего, проведено объединение параллельно соединённых резисторов R₂и R₃в одно сопротивление R_2,3. В результате, схема приобрела вид, показанный на рис.18б. На этой схеме видно, что сопротивления R₁и R_2,3соединены последовательно.

Объединяя сопротивления R₁и R_2,3, получим общее сопротивление, что показано на рис.18в.

Рис. 18. Смешанное соединение резисторов: а) исходная схема; б) и в) схемы после упрощения

Далее нужно проанализировать схему, рассмотреть, как в ней протекает ток. На схеме, показанной на рис.18а общий для всей схемы ток Iоб, протекая от верхней клеммы, через резистор R₁, где он же обозначен как I₁, доходит до узла а (см. рис. 18а).

В узле а ток разделяется на две ветви. По первому закону Кирхгофа I₁ равен сумме токов I₂+I₃. Далее эти токи вновь сливаются в общий токIоб, который идёт к нижней клемме. Напряжения на параллельно соединённых резисторах R₂и R₃ одинаковы.

В схеме на рис. 18б всё уже проще. Видно, что резисторы R₁ и R_2,3соединены последовательно. Через всю цепь ток, одинаковый во обоих сопротивлениях. Общее напряжение, приложенное к цепи, равно сумме напряжений на резисторахR₁ и R_2,3.

Совсем просто выглядит схема на рис. 18в. В этой схеме только одно сопротивление.

После упрощения схемы следует записать под каждой из них соотношения для токов и напряжений, используя свойства последовательного и параллельного соединения. Такая запись показана на рис.18. Начинать запись соотношений следует с самой простой схемы, т.е. с рис.18в.

После проведения анализа схемы и её упрощения можно приступать к решению задачи на смешанное соединение? Руководствуясь записанными выше соотношениями для каждой схемы.

Пример 9. Расчёт цепи сосмешанным соединением резисторов

Для схемы, показанной на рис.18 известно общее напряжение, равное 120В

Известна величина каждого сопротивления: R₁=16Ом, R₂=40Ом и R₃=60Ом. Найти: общее сопротивление схемы, все токи и напряжения, обозначенные на схеме.

1. Найдём общее сопротивление цепи:

1.1. Общее сопротивление резисторов R₂и R₃:

1.2. Общее сопротивление всей цепи:

2. Находим общий ток, потребляемый схемой:

3. Определяем напряжение на резисторе R₁:

4. Найдём напряжение на параллельно включённых резисторах R₂и R₃:

5. Найдем токи в резисторах R₂и R₃:

Последовательное и параллельное соединение потребителей.

Последовательным соединением приемников электрического тока, или, иными словами, потребителей электрического тока называется такое соединение, при котором концевая клемма первого потребителя соединяется с начальной клеммой второго потребителя и так далее.

Параллельным соединением потребителей называется такое соединение, при котором к одному полюсу источника напряжения подключены все входные клеммы потребителей, а ко второму полюсу – все выходные клеммы.

Последовательное соединение

Параллельное соединение

При последовательном соединении потребителей конец первого потребителя соединяются с началом второго и т. д. 1. При этом сила тока I во всех потребителях одинакова. I общ. = I1 = I2 = … 2. Напряжение всей цепи равно сумме напряжений на отдельных участках. Uобщ. = U1 + U2 + … 3. Общее сопротивление последовательного соединения равно сумме сопротивлений его отдельных участков. Rобщ. = R1 + R2 + … Вывод: 1. Дополнительный проводник, последовательно включенный в цепь, уменьшает в ней силу тока, т. к при последовательном соединении проводников общее сопротивление цепи увеличивается, а сила тока уменьшается – это свойство используется для уменьшения силы тока в цепи. 2. Так как все элементы цепи взаимосвязаны, то они либо все одновременно работают, либо не работают. 3. Для включения цепи необходим только один выключатель. 4. При возникновении неисправности в цепи, необходимо поочередно проверить все элементы, что затрудняет её поиск. 5. Для защиты эл. цепи необходим только один аппарат защиты. Последовательное соединение используется для одновременной работы аппаратов.

При параллельном соединении потребителей их начала, и концы имеют общую точку подключения к источнику тока. 1. При этом сила всей цепи равна сумме сил токов во всех параллельно включённых потребителей. I общ. = I1 + I2 + … 2. Напряжение на каждом из потребителей равно напряжению на всем соединении. Uобщ. = U1 = U2 = … 3. Величина, обратная общему сопротивлению параллельного соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям его отдельных участков. Вывод: 1. Общее сопротивление цепи уменьшается, т. к. с увеличением площади поперечного сечения проводников сопротивление уменьшается и становится меньше наименьшего, составляющего цепи при этом общий ток увеличивается. 2. Цепи независимы друг от друга, и для их включения можно по желанию использовать как общий выключатель, так и индивидуальный выключатель на каждую цепь. 3. Каждая цепь может иметь свой аппарат защиты. 4. При возникновении неисправности в параллельно соединённых цепях, их легко можно выделить. Параллельные соединения используются для независимой работы аппаратов.

Если в электрической схеме есть участки с последовательным и параллельным соединениями, то такое соединение принято считать «смешанным».

Тема № 2. Работа и мощность электрического тока. Свойства электрического тока.

Работа электрического тока

При прохождении по цепи электрический ток совершает работу, при этом электрическая энергия источника тока превращается в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую и т.д.) Работа электрического тока математически выражается произведением напряжения, силы тока и времени действия.

Работа Аэлектрического тока на участке цепи с электрическим сопротивлением R за время ∆t равна:

А = I–U– t = I 2 –R– t

Работа измеряется в ватт – секундах, ватт – часах или в киловатт – часах. За единицу работы принят джоуль, или ватт-секунда, т.е. работа, совершаемая током в 1 ампер при напряжении 1 вольт за 1 секунду.

Мощностью называется работа, совершаемая током в единицу времени.

Мощность электрического тока математически выражается отношением работы тока А ко времени ∆t. за которое эта работа совершена:

где,

Прохождение тока по проводнику всегда сопровождается хотя бы одним из особых явлений – действий тока.Известно три действия тока: химическое, магнитное и тепловое.

Тепловое действие тока.

Если на участке цепи под действием электрического тока не совершается механическая работа, и не происходят химические превращения, то работа электрического тока приводит только к нагреванию проводника. При этом работа электрического тока равна количеству тепла, выделяемого для нагревания проводника при протекании по нему электрического тока. Количество выделяемого тепла определяется по закону Джоуля – Ленца:

Q = А = 0,24 I 2 R t (калорий).

Переводной коэффициент «0,24» – это количество тепла, выделяемого в проводнике, имеющем сопротивление 1 ом при прохождении через него тока силой в 1 ампер в течение 1 секунды.

Режим короткого замыкания.

Режим короткого замыкания – явление, когда в цепи резко падает общее сопротивление (т.к. образуется параллельная цепь). По закону Ома в цепи возникает большой ток, который вызывает нагрев проводников. А если учесть, что по закону Джоуля – Ленца количество выделяемого тепла пропорционально квадрату тока, нагрев может привести к возгоранию.

Плавкие предохранители.

На вагоне применяются предохранители для защиты высоковольтных и низковольтных цепей.

Высоковольтные предохранители – неразборные, их «заправляют» на специальном участке, подбирая провода определенного сечения. На корпусе делается маркировка величины тока, на которую рассчитан данный предохранитель.

Предохранители низковольтной цепи – разборные, в них применяются специальные плавкие вставки. Запасные предохранители всегда должны быть в вагонной сумке. Выезжать из парка без запасных предохранителей недопустимо.

Химическое действие тока.

Растворы солей, кислот и щелочей в воде называются ЭЛЕКТРОЛИТАМИ. Электролиты проводят электрический ток. Это объясняется тем, что молекулы вещества в растворе делятся на ИОНЫ, т.е. частицы, несущие заряды. Ионы водорода и металлов несут положительный заряд и под воздействием напряжения между электродами движутся по направлению к КАТОДУ (отрицательному электроду). Здесь, забирая у катода электроны, они нейтрализуются и оседают на нем. Ионы остальных веществ заряжаются отрицательно и под воздействием напряжения движутся в АНОДУ (положительному электроду). Здесь, отдавая ему электроны, они нейтрализуются и оседают на нем. Следовательно, электрический ток в электролитах представляет собой движение ионов. Химическое действие тока широко используется в технике. При электролизе производится покрытие металлических предметов слоем другого металла (гальваностегия), очистка меди, получение чистого алюминия и т.д. На химическом действии тока основана работа аккумулятора.

Аккумулятором называется прибор, способный в результате химических процессов накапливать электрическую энергию и хранить ее в течение определенного времени. В зависимости от используемого электролита аккумуляторы бывают кислотные и щелочные. В качестве электролита в щелочном аккумуляторе используется 20% – ный водный раствор химически чистого едкого натра. Пластины в щелочных аккумуляторах представляют собой железные решетки с различной активной массой. В положительных пластинах в качестве активной массы используется соединение водной окиси никеля, графита и электролитического никеля, а в отрицательных – губчатое железо с гидроокисью кадмия.

В отличие от кислотных, щелочные аккумуляторы не требуют тщательного ухода, они не боятся сотрясений, могут долго оставаться в разряженном состоянии, без повреждений выносят короткие замыкания, которые для кислотных аккумуляторов очень опасны.

Недостатки щелочных аккумуляторов: меньшее рабочее напряжение, меньший КПД (порядка 60%),большое внутреннее сопротивление.

Как одна из технических характеристик аккумулятора, существует такое понятие, как ЕМКОСТЬ АККУМУЛЯТОРА. Это количество электричества, которое аккумулятор может отдать при разряде его определенным током до минимально допустимого напряжения. Емкость батареи измеряется в ампер – часах.

На трамвайном вагоне «ЛМ-68М» применяется никель – кадмиевая щелочная аккумуляторная батарея «НК-125». Батарея состоит из 20 элементов, соединенных последовательно. Общее напряжение – 24 вольта. Емкость батареи – 125 ампер – часов.

Параллельная электрическая цепь

Для работы электрических приборов их необходимо подсоединить к источнику питания. Ток в таком случае должен перетекать от источника к приемнику и возвращаться к источнику, то есть, электрическая цепь должна замыкаться.

Подключить по отдельности каждый из приборов к источнику возможно лишь в лабораториях с целью проведения испытаний и экспериментов, в реальных же условиях обычно к одному источнику питания подключают много потребителей.

Поэтому на практике используются целые системы подключений, которые дают возможность подсоединить к одному источнику много нагрузок. Такие системы бывают разнообразной конфигурации и сложности, но в любом случае они основаны на двух разновидностях соединений: параллельном и последовательном.

Различные соединения потребителей электроэнергии

При одновременном подключении нескольких приемников электрической энергии в одну электрическую цепь, их рассматривают как компоненты одной цепи со своими сопротивлениями.
В некоторых случаях данный подход будет верным, к примеру, если лампы накаливания рассматривать в качестве резисторов. При этом электрические приборы замещаются соответствующими сопротивлениями, и осуществляется определение необходимых параметров.

При последовательном подключении в электроцепи нет разветвлений. К примеру, так соединяют две лампы накаливания, несколько электродвигателей или прочие приборы.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

При этом общее напряжение цепи будет определяться суммой падений напряжений на каждом ее элементе:

А общее сопротивление по закону Ома будет определяться суммой всех сопротивлений цепи:

Недостатком такого соединения является то, что при нарушении работоспособности одного элемента, вся цепь разрывается и все остальные потребители остаются без питания.

При параллельном соединении поломка одного из потребителей абсолютно не влияет на работу прочих приборов. Но недостатком при этом является то, что все они должны работать при одном значении напряжения.

Смешанное соединение являет собой сочетание двух предыдущих типов подключения.

Электроцепи с параллельным соединением потребителей

При параллельном включении все приемники электрической энергии подключены под одним общим напряжением. Они подсоединены между двумя узлами. По первому закону Кирхгофа, общая сила тока в узле соединения определяется суммой токов каждого ответвления:

При этом эквивалентное сопротивление двух параллельно подключенных приборов будет рассчитываться по следующей формуле:

А эквивалентная проводимость будет определяться суммой проводимостей параллельных ответвлений цепи:

При росте количества приборов, подключенных параллельным способом, растет эквивалентная проводимость цепи g_экв, а общее сопротивление R_экв падает.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Напряжение в электрической цепи при параллельном соединении потребителей рассчитывается так:

Параллельное и последовательное подключения в сравнении

Для последовательного включения потребителей характерны такие признаки:

Из-за вышеперечисленных признаков последовательное соединение практически применяется крайне редко, и обычно его используют, когда напряжение сети выше номинального напряжения потребителей.

Не нашли нужную информацию?

Закажите подходящий материал на нашем сервисе. Разместите задание – система его автоматически разошлет в течение 59 секунд. Выберите подходящего эксперта, и он избавит вас от хлопот с учёбой.

Гарантия низких цен

Все работы выполняются без посредников, поэтому цены вас приятно удивят.

Доработки и консультации включены в стоимость

В рамках задания они бесплатны и выполняются в оговоренные сроки.

Вернем деньги за невыполненное задание

Если эксперт не справился – гарантируем 100% возврат средств.

Тех.поддержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры работают в выходные и праздники, чтобы оперативно отвечать на ваши вопросы.

Тысячи проверенных экспертов

Мы отбираем только надёжных исполнителей – профессионалов в своей области. Все они имеют высшее образование с оценками в дипломе «хорошо» и «отлично».

Гарантия возврата денег

Эксперт получил деньги, а работу не выполнил?
Только не у нас!

Деньги хранятся на вашем балансе во время работы над заданием и гарантийного срока

Гарантия возврата денег

В случае, если что-то пойдет не так, мы гарантируем возврат полной уплаченой суммы

Отзывы студентов о нашей работе

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Всё сдал!», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Принимаем к оплате

Последовательное и параллельное соединение. Применение и схемы

В электрических цепях элементы могут соединяться по различным схемам, в том числе они имеют последовательное и параллельное соединение.

Последовательное соединение

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.

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.

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.

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

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:

q_общ= 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.

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.

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.

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:

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.

Типы и виды соединений электропроводки

Любая схема соединения электрической проводки имеет большое количество соединений. Именно их принято считать «ахиллесовой пятой» любой электрической схемы.

Поэтому правильному монтажу соединений следует уделить самое пристальное внимание. А соблюдение норм ПУЭ (Правила устройства электроустановок) при монтаже соединений, позволит вам исключить пожары и другие неприятные ситуации, связанные с вашей электропроводкой.

Виды электрических соединений

Прежде всего, давайте разберемся с возможными видами электрических соединений. Их два: последовательное и параллельное. Каждое их них имеет свое предназначение и применяется при реализации различных задач.

Последовательное соединение

Обратите внимание, что при последовательном соединении, например ламп 220В, ярче будет гореть лампа с меньшим сопротивлением. Если вкрутить две лампы: одна на 60Вт, а другая на 200Вт, то светить будет ярче лампа с мощностью в 60Вт.

Параллельное соединение

Методы соединения проводов

В соответствии с п.2.1.21. ПУЭ, соединение проводов можно осуществлять только методами сварки, пайки, опрессовки и сжимов. Как видим, излюбленный метод доморощенных электриков, скрутка, не входит в перечень разрешенных методов соединения.

А из всех представленных разрешенных методов наиболее оптимальным для использования в домашних условиях является сжим. Это может быть винтовое, болтовое или пружинное соединение.

Варианты подключения электропроводки

Теперь давайте разберемся, какая должна быть электропроводка и как соединять провода. Для расключения однофазной сети необходимо применять трехжильный провод.

При этом следует применять нормы из п.1.1.29 ПУЭ для облегчения прокладки и снижения вероятности перепутывания проводов.

Трехжильный провод следует применять со следующими проводами:

Обратите внимание! Для трехфазной цепи нормы ПУЭ нормируют не только цветовую гамму обозначения каждой фазы, но и их расположение в распределительных щитках разных конструкций.

Подключение в распределительном щитке

Теперь давайте рассмотрим виды соединения электропроводки в разных участках нашей электрической сети.

Начнем с распределительного щитка:

Отдельно остановимся на подключении УЗО. Для этого нам необходимо использовать не только фазный, но и нулевой провод. И схема во многом зависит от места установки УЗО.

Если вы устанавливаете УЗО на все группы вашей электрической сети:

Если вы устанавливаете УЗО на отдельную группу:

Подключение в распределительной коробке

Соединение электропроводки на колодки при соблюдении указанных выше норм также не позволит вам запутаться. Отличается здесь только подключение светильников и розеток, но они незначительны.

При подключении розеток нам достаточно при помощи клемм сделать ответвление фазного, нулевого и заземляющего провода:

Подключение светильников несколько усложняется ввиду наличия включателя.

Выводы

Надеемся, наша инструкция позволит вам без проблем выполнить подключение электрической сети любой сложности. Ведь элементарное соблюдение норм ПУЭ позволяет значительно облегчить этот процесс и исключить вероятность ошибки.

Последовательное и параллельное соединение проводников

2015-06-26 Теория Комментариев нет

В электротехнике существует два основных способа соединения проводников в электрической цепи — последовательное и параллельное. Различные комбинации последовательного и параллельного соединений называются смешанным соединением.

Последовательное соединение

Последовательным называется такое соединение, при котором конец одного проводника соединяется с началом другого. Типичным примером такого подключения можно назвать елочную гирлянду.

При таком соединении сила тока на любом участке электрической цепи одинакова.

Напряжение цепи при последовательном соединении будет равным сумме напряжений на отдельных участках цепи.

Применяя закон Ома для каждого участка цепи, получим:

где R — общее сопротивление последовательно соединенной цепи.

Т.е при последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Главным недостатком последовательного соединения цепи является то, что если один элемент в цепи выходит из строя, то вся цепь становится нерабочей.

Параллельное соединение

Параллельным называют такое соединение участков цепи, при котором начала проводников соединяются вместе в одной точке и концы всех проводников соединяются вместе в другой точке.

При параллельном соединении напряжение в каждой отдельной ветви цепи будет равно общему напряжению в цепи:

Сила тока в неразветвленной цепи будет равна сумме токов всех отдельных ветвей.

Применяя закон Ома получаем:

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

При параллельном соединении справедливо соотношение:

т.е. силы токов в ветвях параллельно соединенной цепи обратно пропорциональны сопротивлениям ветвей.

Достоинством параллельного подключения является то, что при выходе из строя одного из элементов, остальная цепь продолжает нормально функционировать.

Источник