Strāva elektriskajā ķēdē plūst pa vadiem no sprieguma avota līdz slodzei, t. i., lampām, ierīcēm. Vairumā gadījumu kā vadītāju izmanto vara stiepli. Ķēdē var būt vairāki elementi ar dažādām pretestībām. Ierīces ķēdē vadi var būt savienoti paralēli vai secīgi, un var būt arī jaukta tipa vadi.
Elements ķēde ar pretestību sauc par rezistoru, un šī elementa spriegums ir potenciālu starpība starp rezistora galiem. Paralēli un secīgi savienotu vadītāju elektrisko savienojumu raksturo viens un tas pats darbības princips, saskaņā ar kuru strāva plūst no plusa uz mīnusu un potenciāls attiecīgi samazinās. Elektroinstalācijas shēmās elektroinstalācijas pretestība tiek uzskatīta par 0, jo tā ir nenozīmīga.
Paralēlais savienojums nozīmē, ka shēmas elementi ir paralēli savienoti ar avotu un ieslēgti vienlaicīgi. Sērijveida savienojums nozīmē, ka pretestības vadi ir savienoti cieši cits aiz cita.
Aprēķinā izmantota idealizācijas metode, kas padara to daudz vieglāk saprotamu. Patiesībā elektriskajās ķēdēs potenciāls pakāpeniski samazinās, jo tas pārvietojas pa paralēli vai secīgi savienotiem vadiem un elementiem.
Saturs
Sērijveida vadītāju savienojums
Sērijveida savienojums nozīmē, ka vadi ir savienoti noteiktā secībā viens aiz otra. Tiem visiem ir vienāds strāvas stiprums. Šie elementi rada kopējo spriegumu apgabalā. Elektriskās ķēdes mezglos lādiņi neuzkrājas, jo pretējā gadījumā būtu novērojamas sprieguma un strāvas izmaiņas. Pie nemainīga sprieguma strāvu nosaka ķēdes pretestības vērtība, tāpēc sērijveida ķēdē pretestība mainās, ja mainās viena slodze.
Šīs ķēdes trūkums ir tāds, ka, ja viens elements nedarbojas, pārējie arī zaudē spēju darboties, jo ķēde ir pārrauta. Piemērs varētu būt virtene, kas nedarbojas, ja viena spuldzīte nedarbojas. Tā ir galvenā atšķirība no paralēlā savienojuma, kurā elementi var darboties atsevišķi.
Sērijas ķēdē tiek pieņemts, ka, tā kā vadi ir savienoti vienā līmenī, to pretestība jebkurā tīkla punktā ir vienāda. Kopējā pretestība ir vienāda ar atsevišķu tīkla elementu samazinošo spriegumu summu.
Izmantojot šāda veida savienojumu, viena vadītāja sākums ir savienots ar otra vadītāja galu. Savienojuma galvenā iezīme ir tā, ka visi vadi ir uz viena vada bez atzarojumiem un caur katru no tiem plūst viena elektriskā strāva. Tomēr kopējais spriegums ir vienāds ar katra sprieguma summu. Savienojumu var aplūkot arī no cita viedokļa - visus vadītājus aizstāj ar vienu ekvivalentu rezistoru, un strāva uz šī rezistora ir vienāda ar kopējo strāvu, kas plūst caur visiem rezistoriem. Ekvivalentais kopējais spriegums ir sprieguma vērtību summa katrā rezistorā. Tā izpaužas potenciālu starpība pāri rezistoram.
Sērijas savienojuma izmantošana ir noderīga, ja konkrēta ierīce ir īpaši jāieslēdz un jāizslēdz. Piemēram, elektriskais zvans var zvanīt tikai tad, ja ir savienojums ar sprieguma avotu un pogu. Pirmais noteikums nosaka, ka, ja vismaz vienā ķēdes elementā nav strāvas, tad arī pārējos elementos strāvas nebūs. Tādējādi, ja vienā vadītājā ir strāva, tad arī pārējos ir strāva. Cits piemērs varētu būt ar baterijām darbināms lukturītis, kas spīd tikai tad, ja ir baterija, funkcionējoša spuldzīte un nospiesta poga.
Dažos gadījumos sērijveida shēma nav praktiska. Dzīvoklī, kur apgaismojuma sistēma sastāv no daudzām lampām, brāzmām, lustrām, nevajadzētu organizēt šāda veida ķēdi, jo nav nepieciešams vienlaicīgi ieslēgt un izslēgt apgaismojumu visās telpās. Labāk ir izmantot paralēlo savienojumu, lai apgaismojumu varētu ieslēgt atsevišķās telpās.
Paralēls vadītāju savienojums
Paralēlajā ķēdē vadītāji ir kopums no rezistorikura viens gals ir savienots vienā mezglā, bet otrs gals - otrā mezglā. Tiek pieņemts, ka paralēlā savienojuma tipa spriegums visos ķēdes posmos ir vienāds. Elektriskās ķēdes paralēlos posmus sauc par atzariem, un tie atrodas starp diviem savienojuma mezgliem, un tajos ir vienāds spriegums. Šāds spriegums ir vienāds ar vērtību katrā vadītājā. Vērtību summa, kas ir apgriezti pret atzaru pretestību, ir arī apgriezti pret paralēlās ķēdes atsevišķas ķēdes daļas pretestību.
Paralēlajos un sērijveida savienojumos atsevišķu vadītāju pretestību aprēķināšanas sistēma ir atšķirīga. Paralēlajā ķēdē strāva plūst pa atzariem, kas palielina ķēdes vadītspēju un samazina kopējo pretestību. Ja vairāki rezistori ar līdzīgām vērtībām ir savienoti paralēli, šādas ķēdes kopējā pretestība būs mazāka par vienu rezistoru, kas ir vairākas reizes lielāks par rezistoru skaitu ķēdē.
Katrā atzarā ir viens rezistors, un elektriskā strāva, sasniedzot atzaru, sadalās un novirzās uz katru rezistoru, un tās galīgā vērtība ir vienāda ar visu rezistoru strāvu summu. Visi rezistori tiek aizstāti ar vienu ekvivalentu rezistoru. Piemērojot Oma likumu, pretestības vērtība kļūst skaidra - paralēlajā ķēdē rezistoru apgrieztās vērtības tiek saskaitītas kopā.
Šajā ķēdē strāvas vērtība ir apgriezti proporcionāla pretestības vērtībai. Rezistoru strāvas nav savstarpēji saistītas, tāpēc, ja viens rezistors tiek izslēgts, pārējie nekādi netiek ietekmēti. Šī iemesla dēļ šī shēma tiek izmantota daudzās ierīcēs.
Apsverot paralēlās ķēdes piemērošanu mājās, ir vērts pieminēt apgaismojuma sistēmu dzīvoklī. Visas lampas un lustras ir jāsavieno paralēli, šajā gadījumā vienas no tām ieslēgšana un izslēgšana neietekmē pārējo lampu darbību. Tādējādi, pievienojot slēdzis katru spuldzīti atzarojuma ķēdē, jūs varat ieslēgt un izslēgt attiecīgo gaismu pēc vajadzības. Visas pārējās lampas darbojas neatkarīgi.
Visas ierīces tiek pieslēgtas paralēli 220 V elektrotīklam un pēc tam savienotas ar sadales skapi. Citiem vārdiem sakot, visas ierīces ir savienotas neatkarīgi no citu ierīču savienojuma.
Likumi par vadītāju virknes un paralēlo savienošanu
Lai iegūtu detalizētu praktisku izpratni par abiem savienojuma veidiem, šeit ir sniegtas formulas, kas izskaidro šo savienojuma veidu likumus. Jaudas aprēķins ir atšķirīgs paralēlajam un sērijveida savienojumam.
Sērijveida savienojumā visos vados ir vienāda strāva:
I = I1 = I2.
Saskaņā ar Oma likumu šie vadītāju savienojuma veidi dažādos gadījumos tiek skaidroti dažādi. Tādējādi virknes ķēdes gadījumā spriegumi ir savstarpēji vienādi:
U1 = IR1, U2 = IR2.
Turklāt kopējais spriegums ir vienāds ar atsevišķu vadītāju spriegumu summu:
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
Elektriskās ķēdes kopējo pretestību aprēķina kā visu vadītāju aktīvo pretestību summu neatkarīgi no to skaita.
Paralēlās ķēdes gadījumā kopējais ķēdes spriegums ir vienāds ar atsevišķu elementu spriegumiem:
U1 = U2 = U.
Un elektriskās strāvas kumulatīvo stiprumu aprēķina kā visu paralēli izvietoto vadītāju strāvu summu:
I = I1 + I2.
Lai maksimāli palielinātu elektrotīklu efektivitāti, ir jāizprot abu pieslēguma veidu būtība un tie jāpiemēro saprātīgi, izmantojot likumus un aprēķinot praktiskās īstenošanas racionalitāti.
Jaukts vadītāju savienojums
Vajadzības gadījumā vienā elektriskajā ķēdē var apvienot virknes un paralēlo pretestības savienojumu. Piemēram, paralēlus rezistorus ir iespējams savienot virknē ar citu rezistoru vai rezistoru grupu, šāda veida rezistori tiek uzskatīti par kombinētiem vai jauktiem.
Pēc tam kopējo pretestību aprēķina, summējot sistēmas paralēlā savienojuma vērtības un virknes savienojuma vērtības. Vispirms jāaprēķina virknes ķēdes rezistoru ekvivalentās pretestības un pēc tam paralēlās ķēdes elementi. Sērijas savienojums tiek uzskatīts par prioritāti, un šāda kombinētā tipa ķēdes bieži tiek izmantotas ierīcēs un ierīcēs.
Tātad, aplūkojot vadītāju savienojumu veidus elektriskajās ķēdēs un pamatojoties uz to darbības likumiem, ir iespējams pilnībā izprast vairuma sadzīves ierīču ķēžu organizāciju. Paralēlajos un sērijveida savienojumos pretestības un strāvas stipruma aprēķins ir atšķirīgs. Zinot aprēķinu principus un formulas, jūs varat prasmīgi izmantot katru ķēdes organizācijas veidu, lai savienotu elementus optimālā veidā un ar maksimālu efektivitāti.
Saistītie raksti:
