Elektrik enerjisi alıcılarını bağlama yöntemleri

Aynı şebekeye birkaç güç alıcısının eşzamanlı olarak dahil edilmesiyle, bu alıcılar kolayca her biri kendi direncine sahip olan tek bir devrenin elemanları olarak düşünülebilir.

Bazı durumlarda, bu yaklaşım oldukça kabul edilebilirdir: akkor lambalar, elektrikli ısıtıcılar, vb. - direnç olarak algılanabilir. Yani, cihazlar dirençleri ile değiştirilebilir ve devrenin parametrelerini hesaplamak kolaydır.

Güç alıcılarını bağlama yöntemi aşağıdakilerden biri olabilir: seri, paralel veya karışık bağlantı tipi.

Seri bağlantı

Bir seri devreye birkaç alıcı (direnç) bağlandığında, yani birincinin ikinci çıkışı ikincinin ilk çıkışına bağlanır, ikincinin ikinci çıkışı üçüncünün ilk çıkışına, üçüncünün ikinci çıkışı dördün ilk çıkışı vb. güç kaynağı, devre akımının tüm elemanları aracılığıyla aynı büyüklükte akacaktır. Bu fikir şekilde açıklanmıştır.

Cihazların dirençleri ile değiştirilmesi, figürü bir devreye dönüştürüyoruz, daha sonra seri olarak bağlanan R1 ila R4 dirençlerinin her biri, güç kaynağının terminallerinde toplamda EMF değeri verecek belirli voltajlar alacaktır. Basitlik için, bundan sonra kaynağı bir galvanik hücre şeklinde tasvir edeceğiz.

Akım ve direnç yoluyla voltaj düşüşünü ifade ederek, alıcıların seri devresinin eşdeğer direnci için ifadeyi elde ederiz: dirençlerin seri bağlantısının toplam direnci her zaman bu devreyi oluşturan tüm dirençlerin cebirsel toplamına eşittir. Ve devrenin bölümlerinin her birindeki voltajlar Ohm yasasından (U = I * R, U1 = I * R1, U2 = I * R2, vb.) Ve E = U'dan bulunabildiğinden, devremiz için şunları elde ederiz:

Güç kaynağının terminallerindeki voltaj, devreyi oluşturan seri bağlı alıcıların her birindeki voltaj düşüşlerinin toplamına eşittir.

Akım aynı değerin tüm devresi boyunca aktığından, seri bağlı alıcılardaki (dirençler) voltajların dirençlerle orantılı olduğunu söylemek doğru olacaktır. Ve direnç ne kadar yüksek olursa, alıcıya uygulanan voltaj o kadar yüksek olur.

Aynı dirençlere Rk sahip n adet miktarındaki dirençlerin seri bağlantısı için, devrenin bir bütün olarak eşdeğer toplam direnci, bu dirençlerin her birinin n katından daha büyük olacaktır: R = n * Rk. Buna göre, devre dirençlerinin her birine uygulanan voltajlar birbirine eşit olacak ve tüm devreye uygulanan voltajdan n kat daha az olacaktır: Uk = U / n.

Aşağıdaki özellikler, güç alıcılarının seri bağlantısı için karakteristiktir: devre alıcılarından birinin direncini değiştirirseniz, diğer devre alıcılarındaki voltajlar değişecektir; alıcılardan biri bozulduğunda, akım tüm devrede, diğer tüm alıcılarda durur.

Bu özellikler nedeniyle, seri bağlantı nadirdir ve alternatiflerin yokluğunda sadece şebeke voltajının alıcıların nominal voltajından daha yüksek olduğu yerlerde kullanılır.

Örneğin, 220 voltluk bir voltajla, her biri 110 voltluk bir voltaj için tasarlanmış iki seri bağlı eşit güç lambasına güç sağlayabilirsiniz. Aynı nominal besleme voltajındaki bu lambalar farklı nominal güce sahipse, bunlardan biri aşırı yüklenir ve büyük olasılıkla anında yanar.

Paralel bağlantı

Alıcıların paralel bağlantısı, her birinin elektrik devresinin bir çift noktası arasına dahil edilmesini içerir, böylece her biri kaynağın voltajı ile çalışan paralel dallar oluştururlar. Açıklık için, parametreleri hesaplamanın uygun olduğu bir devre elde etmek için alıcıları tekrar elektrik dirençleriyle değiştireceğiz.

Daha önce de belirtildiği gibi, paralel bağlantı durumunda, dirençlerin her biri aynı voltajı yaşar. Ve Ohm yasasına göre: I1 = U / R1, I2 = U / R2, I3 = U / R3.

İşte ben kaynak akımı. Bu devre için ilk Kirchhoff yasası, akımın ifadesini dallanmamış kısmına yazmamızı sağlar: I = I1 + I2 + I3.

Bu nedenle, devre elemanlarının birbirine paralel bağlanması için toplam direnç formülde bulunabilir:

Direncin karşılıklılığı G iletkenliği olarak adlandırılır ve paralel bağlanmış birkaç elemandan oluşan bir devrenin iletkenliği için formül de yazılabilir: G = G1 + G2 + G3. Devreyi, oluşturan dirençlerin paralel bağlantısı durumunda iletkenliği, bu dirençlerin iletkenliklerinin cebirsel toplamına eşittir. Bu nedenle, devreye paralel alıcılar (dirençler) eklendiğinde, devrenin toplam direnci azalır ve toplam iletkenlik buna göre artar.

Paralel bağlı alıcılardan oluşan devrede akımlar, aralarındaki iletkenlikleriyle doğru orantılı, yani dirençleriyle ters orantılı olarak dağıtılır. Burada su akışının bölümlerine göre borulardan dağıtıldığı hidroliklerden bir analoji verebiliriz, daha büyük bir bölüm daha düşük bir dirence, yani daha büyük bir iletkenliğe benzer.

Devre paralel bağlanmış birkaç (n) özdeş dirençten oluşuyorsa, devrenin toplam direnci, dirençlerden birinin direncinden n kat daha düşük olacaktır ve dirençlerin her birinden geçen akım, toplam akımdan n kat daha az olacaktır: R = R1 / n; I1 = I / n.

Bir güç kaynağına bağlı paralel bağlı alıcılardan oluşan bir devre, alıcıların her birine güç kaynağı tarafından enerji verilmesi ile karakterize edilir.

İdeal bir elektrik kaynağı için aşağıdaki ifade doğrudur: kaynağa paralel dirençler bağlanırken veya kesilirken, bağlı bağlı dirençlerdeki akımlar değişmez, yani paralel devrenin bir veya daha fazla alıcısı arızalanırsa, geri kalanı önceki modda çalışmaya devam eder.

Bu özellikler nedeniyle, paralel bağlantı seri bağlantıya göre önemli bir avantaja sahiptir ve bu nedenle elektrik şebekelerinde en yaygın olan paralel bağlantıdır. Örneğin, evlerimizdeki tüm elektrikli ev aletleri paralel olarak bir ev ağına bağlanmak üzere tasarlanmıştır ve birisinin bağlantısını keserseniz geri kalanına zarar vermez.

Seri ve paralel devrelerin karşılaştırılması

Seri devre

Paralel devre

1. Akım, devrenin tüm elemanlarında aynıdır.

1. Dal kelepçelerinde voltaj aynıdır.

2. Her direncin terminalleri arasındaki voltaj düşüşü eşittirIR.

2. Her daldaki akım eşittir U / R.

3. Devreye uygulanan voltaj, voltaj düşüşlerinin toplamına eşittir.

3. Toplam devredeki akım dal akımlarının toplamına eşittir.

4. Devredeki bir noktada açık olması, akımın devre boyunca kesilmesine neden olur.

4. Bir kolda kırılma geçişi engellemez geri kalanında akım dalları.

Karışık bileşik

Alıcıların karışık bir bağlantısının, bir kısmı veya birkaçı seri olarak ve başka bir kısmı veya birkaçı paralel bağlandığında böyle bir bağlantı anlamına gelir. Ayrıca, tüm zincir kendi aralarında bu tür parçaların farklı bileşiklerinden oluşturulabilir. Örneğin, şemayı düşünün:

Üç seri bağlı direnç bir güç kaynağına bağlanır, bunlardan birine paralel iki tane daha bağlanır ve üçüncüsü de tüm devreye paralel olarak bağlanır.Devrenin empedansını bulmak için ardışık dönüşümlerden geçerler: karmaşık bir devre sırayla basit bir forma yönlendirilir, her bağlantının direncini sırayla hesaplar ve böylece toplam eşdeğer direnci bulun.

Örneğimiz için. İlk olarak, seri bağlı iki R4 ve R5 direncinin toplam direnci bulunur, daha sonra R2 ile paralel bağlantılarının direnci bulunur, daha sonra elde edilen R1 ve R3 değerine eklenir ve daha sonra paralel dal R6 da dahil olmak üzere tüm devrenin direnç değeri hesaplanır.

Güç alıcılarını bağlamak için çeşitli yöntemler, belirli görevleri çözmek için pratikte çeşitli amaçlar için kullanılır. Örneğin, karışık bir bileşik yumuşak şarj devrelerinde bulunabilir. elektrolitik kapasitörler yükün (diyot köprüsünden sonra kapasitörler) ilk önce direnç yoluyla seri olarak güç aldığı güçlü güç kaynaklarında, direnç röle kontakları tarafından köprülenir ve yük paralel olarak diyot köprüsüne bağlanır.