Виды соединения проводников

23.08.2024 Anna 0 Comments

Прохождение электричества в любой цепи осуществляется отдельными электрическими проводниками (кабелями), соединенными по конкретной схеме. В зависимости от задачи в линейных цепях применяются различные виды соединений электропотребителей, как последовательные, так и параллельные.

В некоторых случаях возможно применение двух типов соединений проводников (так называемые «гибридные» соединения), и это, как и другие способы, следует учитывать при разработке и обслуживании любой электроустановки.

Содержание

Последовательное соединение

Последовательные и параллельные схемы соединения радиодеталей, содержащихся в некоторых устройствах, широко используются в электротехнике. Рассматривая вопрос о том, какое соединение проводников называется последовательным, следует помнить, что в этом случае они располагаются в виде цепочки элементов, чередующихся друг за другом. Их механическое соединение или сварка осуществляется в соответствии с действующими стандартами электротехники (ПУЭ). Рассмотрим характеристики этого подключения на примере линии с двумя пассивными компонентами (общими резисторами).

Чтобы указать ток, протекающий через него, приложенное напряжение и сопротивление каждого компонента, мы используем признанные символы I1, U1, R1 и I2, U2, R2 соответственно.

Используя законы Кирхгофа, получаем:

I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2.

Для справки. Все эти расчеты подтверждаются экспериментальными испытаниями, заключающимися в измерении электрических параметров с помощью обычного мультиметра.

Анализируя ранее обсуждавшиеся уравнения, описывающие соединения проводов и нагрузки, мы можем заметить следующие характеристики:

Текущие значения всех элементов цепочки, содержащихся в этой строке, будут иметь одинаковое значение;
Разность потенциалов между его входной и выходной точками представляет собой сумму падений напряжения на каждом отдельном (дискретном) компоненте;
Общее сопротивление или общее сопротивление всего участка представляет собой сумму одинаковых значений каждого проводника.

Приведенные соотношения действительны для любого количества потребителей электроэнергии, подключенных по простейшей линейной схеме. При этом общее значение сопротивления всегда будет больше аналогичных параметров любого отдельного компонента.

Если испытуемая цепь содержит N пассивных компонентов с одинаковыми номиналами, их общее сопротивление можно выразить следующей формулой:

Где R1 — номинальная стоимость одной детали. Напряжение U здесь равномерно распределяется между резисторами, создавая падение напряжения на каждом резисторе, в N раз меньшее, чем значение, приложенное ко всей секции.

Например, рассмотрим случай, когда десять лампочек одинаковой мощности подключены последовательно к домашней сети, работающей при 220 В. При таком варианте подключения каждое напряжение будет:

Уведомление! Характеристикой проводника или нагрузки, включенной в линию, является его аварийное отключение при перегорании хотя бы одного подключенного таким образом компонента.

Читайте также статью: Как вскрыть дверной замок

Последствием повреждения одного элемента линейной цепи является потеря тока во всей цепи.

Параллельное включение

Чтобы определить, какое соединение называется параллельным, следует представить себе схему, в которой все входные и выходные контакты каждого из N проводников собраны вместе (в один узел).

Такая схема может содержать любое разумное количество «ветвей» от разных потребителей. Общий ток в этом случае можно выразить как сумму отдельных составляющих, протекающих через каждую из N цепей. При таком подключении ток в потребителе определяется суммарным приложенным к нему напряжением и сопротивлением каждой отдельной ветви.

Важно! Общий ток в линии распределяется между N потребляющими проводниками пропорционально сопротивлению каждого потребляющего проводника. При этом он всегда рассчитывается как сумма компонентов, протекающих через любые N ветвей.

Известное правило соединения параллельных цепей также подчиняется закону Кирхгофа, согласно которому сумма токов, втекающих в узел, должна равняться сумме токов, вытекающих из узла. В конкретном случае, когда значения сопротивлений всех N проводников равны, ток через каждый проводник будет иметь одинаковую величину, равную N-й части общего значения тока.

Общее сопротивление многопроводных цепей, соединенных «параллельно», рассчитывается по следующей формуле:

На основе этой величины можно легко рассчитать общий ток через всю образованную таким образом сложную цепь, используя ранее полученные данные. Оно будет равно напряжению, приложенному к линии, деленному на сопротивление, определенное по формуле.

Видео: КАКОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДОВ ЛУЧШЕ? #энерголикбез

Дополнительная информация. Иногда для удобства расчета используют не сопротивление пассивных компонентов (резисторов), а их обратную величину, называемую проводимостью.

С введением показателя электропроводности все используемые ранее формулы расчета существенно упрощаются. Проводимость в этом случае просто складывается так же, как и раньше, для номиналов сопротивления компонентов, включенных в последовательную цепь.

Смешанное подключение

Схема

На изображении ниже показан пример смешанного подключения с несколькими нагрузками (пользователями.

Такая ситуация с отдельными потребляющими звеньями чаще всего встречается в типичных схемах или их частях. Последовательно-параллельное расположение проводников требует сложных расчетов тока и сопротивления, в том числе уже рассмотренных выше вариантов.

Расчёт

Метод таких расчетов основан на следующих принципах:

Сначала разбейте схему на более простые и удобные для расчета части;
После этого каждая из этих частей представляется простым содержащим типом, вычисляемым независимо от других частей;

Важно! Результатом этой операции является то, что соединение с параллельно включенными нагрузками становится последовательным соединением.

На заключительном этапе расчета все параметры, полученные из отдельных частей, суммируются по описанному ранее методу конкатенации.

При таком подходе расчеты сложных последовательно-параллельных цепей можно свести к базовым или стандартным операциям, выполняемым на основе законов Кирхгофа и Ома.

В заключение дается краткое введение в практические применения рассмотренных типов включений. Поэтому наиболее распространенные (гибридные) из них применяются при изготовлении обмоток широко применяемых электротехнических изделий, например известных электродвигателей (см. ПУЭ). С его помощью прокладывают сети промышленного освещения, обслуживающие крупные объекты, а также стандартную квартирную электропроводку.