Какое соединение проводников называется параллельным
Создание электрического тока и его дальнейшая передача потребителям осуществляется с помощью электрической цепи. Данные цепи связаны между собой разными способами, поэтому часто возникает вопрос, какое соединение проводников называется параллельным, а какое – последовательным. Оба варианта имеют принципиальные отличия. Использование таких соединений на различных участках, позволяет выполнять необходимые регулировки таких значений, как сила тока и напряжение. Смешанные типы соединений успешно применяются в электрических и радиоэлектронных схемах.
Какое соединение называется последовательным
Свойства последовательного соединения лучше всего рассматривать в совокупности с резисторами, у которых может быть одинаковое или разное сопротивление. Последовательным называется такой вид соединения, когда все элементы поочередно соединяются между собой. То есть начало одного резистора подключено к концу второго, а начало второго соединяется к концом третьего и т.
д. Правильные расчеты последовательного соединения влияют на количество и характеристики приборов, подключаемых к такой цепи.
В качестве примера будет рассматриваться электрическая цепь, состоящая из двух потребителей – ламп, обладающих сопротивлением, а также источника питания и ключа для включения и выключения питания.
На схеме № 1 вместо резисторов были включены две лампочки с собственным сопротивлением. Кроме того, в цепь последовательно с нагрузкой включен амперметр, измеряющий силу тока, а к каждой лампе подключены вольтметры для замеров напряжения или падения напряжения. Источник питания обеспечивает цепь электроэнергией, а ключ служит для замыкания и размыкания цепи.
На обоих схемах амперметр расположен в разных местах. Однако при замыкании ключа, его показания остаются одинаковыми в том и другом случае. Следовательно, сила тока в лампах №№ 1 и 2 будет одинаковой. Точно таким же будет и значение тока, протекающего во всей цепи: I = I1 = I2.
После замеров силы тока на каждой лампе измеряется напряжение.
Затем этот параметр определяется сразу на двух лампах. В результате измерений общее напряжение, определенное с помощью вольтметра, составит сумму напряжений каждой из ламп: U = U1 + U2. Основным условием данного эксперимента является наличие одинаковых ламп, вольтметров и источников тока.
В завершение остается исследовать характеристики общего сопротивления. На основании полученных результатов измерений силы тока и напряжения, можно сделать следующий вывод: Rобщ = R1 + R2. То есть было фактически было получено эквивалентное сопротивление цепи, в которой все проводники, соединенные последовательно, могут быть заменены аналогичным проводником с таким же сопротивлением. В рассматриваемом случае оно будет равно сопротивлению обеих ламп, имеющихся в цепи.
Формула эквивалентного сопротивления была получена на основании закона Ома: I = U/R. После этого получить нужный результат было уже несложно: R = U/I. Как уже было установлено, общее напряжение представляет собой сумму напряжений каждой лампы.
При одинаковой силе тока на всех участках, получается следующее равенство: U/I = U1/I1 + U2/I2. В этой формуле каждая дробь является соответствующим сопротивлением – обеих нагрузок и общего. Значение общего сопротивления всегда превышает сопротивление любой из нагрузок, включенных в последовательную цепь.
Следует помнить, что в случае перегорания хотя бы одного прибора, включенного в такую цепь, она разомкнется и все остальные устройства тоже перестанут работать. Наиболее ярким примером служит елочная гирлянда, состоящая из большого количества, последовательно соединенных лампочек.
Какое соединение называется параллельным
Не менее распространенным способом, широко применяющимся в различных схемах, является параллельное соединение проводников. Его также можно рассмотреть на примере двух ламп, с участием измерительных приборов, источника питания и выключателя.
Данный вид соединения предполагает наличие двух точек А и В, объединяющих начала и концы проводников, независимо от их количества.
Поэтому общее напряжение цепи и напряжения на концах всех подключенных проводников будет одинаковым: U = U1 = U2. В связи с этим способ параллельного соединения эффективно используется во многих областях. Изготовление потребителей осуществляется из расчета на их работу при одинаковом напряжении. Если выключается какой-либо прибор, то все остальные подключенные устройства продолжают работать, поскольку ток в цепи не прерывается, и она остается в замкнутом состоянии.
Что касается силы тока, то при использовании параллельного соединения, общий ток разветвляется в точке А, после чего, пройдя по отдельным проводникам, вновь соединяется в точке В. Поэтому общая сила тока в неразветвленных частях цепи составляет сумму сил токов в каждом проводнике, соединенном параллельно: I = I1 + I2. При использовании схемы параллельного соединения поперечное сечение проводника условно увеличивает свою площадь. В связи с этим происходит уменьшение общего сопротивления цепи по сравнению с сопротивлением каждого проводника, включенного в цепь.
Таким образом Rобщ = R1/2. Значение общего сопротивления может быть выражено и с помощью другой формулы: 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2.
Свойства и характеристики параллельного подключения позволяют одновременно использовать в цепи разные приборы и устройства. Например, электродвигатели могут включаться вместе с нагревательными приборами. В жилых домах все потребители, включаемые параллельно, разбиваются на отдельные группы, в зависимости от своего назначения: осветительные приборы, розетки в комнатах, оборудование кухонь и ванных комнат. Все потребители, которые включаются в домашнюю сеть, должны работать от одного и того же напряжения, равного напряжению этой сети.
Параллельное соединение проводников | Физика
При параллельном соединении все проводники (резисторы, лампы и т.
д.) подключаются к одной и той же паре точек A и B (рис. 43). Связь между общими значениями силы тока, напряжения и сопротивления с их значениями на отдельных участках цепи при этом отличается от той, что была при последовательном соединении. Теперь соответствующие формулы имеют вид
I = I1 + I2, (17.1) U = U1 = U2, (17.2) R = (R1R2) / (R1 + R2). (17.3)
Чтобы убедиться в справедливости этих соотношений, следует собрать цепь и с помощью амперметра и вольтметра произвести необходимые измерения.
Итак, при параллельном соединении проводников напряжение на всех участках цепи одно и то же, общая сила тока равна сумме сил токов на отдельных проводниках, а общее сопротивление двух проводников находится как отношение произведения их сопротивлений к их сумме.
Первые две из этих закономерностей справедливы для любого числа параллельно соединенных проводников, последняя — только для двух.
Если R1 = R2, то
R = (R1R2) / (R1 + R2) = R12/2R1 = R1/2 (17.4)
Мы видим, что общее сопротивление двух одинаковых проводников в 2 раза меньше сопротивления одного проводника. Эта закономерность допускает обобщение: если параллельно соединено n одинаковых потребителей электроэнергии (резисторов, ламп и т.д.), то их общее сопротивление в n раз меньше сопротивления каждого из них:
R = R1/n (17.5)
Отсюда следует, что с увеличением числа проводников общее сопротивление будет становиться все меньше и меньше. Это может показаться странным. На самом деле ничего удивительного в этом нет: ведь при параллельном соединении проводников происходит как бы увеличение общей площади их поперечного сечения, а с увеличением площади сечения проводника, как известно, его сопротивление уменьшается.
Отличительной особенностью параллельного соединения нескольких потребителей является то, что при выключении одного из них остальные продолжают работать.
Так, например, вывернув одну лампу в цепи, изображенной на рисунке 44, мы увидим, что другая будет по-прежнему гореть.
Большинство потребителей электроэнергии — электронагревательные приборы, холодильники, швейные машины, магнитофоны, телевизоры и т. д. — рассчитаны на напряжение сети 220 В. Поэтому все они должны включаться в сеть параллельно, ибо только в этом случае они окажутся под одним и тем же напряжением (220 В) и будут продолжать работать при выключении одного из них.
На рисунке 45 приведена упрощенная схема квартирной электропроводки. Провода сети, между которыми существует напряжение 220 В, обозначены буквами Ф и О. Первый из них называют фазным, второй — нулевым. Нулевой провод соединен с землей. Именно с ним соединяют все потребители. И наоборот, все выключатели соединяют с фазным проводом. Такой порядок подключения потребителей и выключателей обеспечивает наибольшую безопасность человека.
??? 1. Какое соединение называют параллельным? 2. Начертите схему цепи, изображенной на рисунке 44.
3. Какие три закономерности справедливы для параллельного соединения проводников? 4. Как находится общее сопротивление параллельно соединенных проводников, когда они одинаковые? 5. Перечислите все элементы электрической цепи, изображенной на рисунке 45. 6. Предположим, что при замене лампы человек случайно коснулся металлического контакта в патроне лампы и одновременно с этим какой-либо заземленной части здания (например, батареи отопления). Под каким напряжением он окажется? Рассмотрите ситуацию, когда лампа и выключатель подсоединены к проводам сети так, как это показано на рисунке 45. Что произойдет, если лампу и выключатель поменять местами? 7. Почему у вольтметров делают большое внутреннее сопротивление, а у амперметров — малое?
Разница между последовательным и параллельным соединениями
Введение
В этом разделе более подробно рассматриваются последовательные, параллельные и последовательно-параллельные соединения.
цель этого раздела — объяснить, почему используются определенные соединения, как настроить
желаемое соединение, а также рассмотрение того, какое соединение является наиболее выгодным для использования на основе
ваша ситуация.
Почему параллельно?
Строго параллельные соединения в основном используются в небольших, более простых системах и обычно с ШИМ-контроллеры, хотя и являются исключениями. Параллельное подключение панелей увеличит ампер и держите напряжение одинаковым. Это часто используется в 12-вольтовых системах с несколькими панелями. параллельное подключение панелей 12В позволяет сохранить возможности зарядки 12В.
Недостатком параллельных систем является то, что при большой силе тока трудно перемещаться на большие расстояния.
без использования очень толстых проводов. Системы мощностью до 1000 Вт могут в конечном итоге выдавать более 50 ампер.
что очень сложно передать, особенно в системах где ваших панелей больше 10
футов от вашего контроллера, и в этом случае вам придется перейти на 4 AWG или толще, что может быть
дорого в долгосрочной перспективе.
Кроме того, для параллельных систем требуется дополнительное оборудование, такое как ответвительные соединители.
или комбайн.
Почему серия?
Строго последовательные соединения в основном используются в небольших системах с контроллером MPPT.
Последовательное соединение панелей повысит уровень напряжения и сохранит силу тока на том же уровне.
Причина, по которой последовательные соединения используются с контроллерами MPPT, заключается в том, что контроллеры MPPT на самом деле
могут принимать более высокое входное напряжение и при этом заряжать аккумуляторы на 12 В или более.
Контроллеры Renogy MPPT могут принимать входное напряжение 100 вольт. Преимущество серий в том, что их легко
трансфер на большие расстояния. Например, у вас может быть 4 панели Renogy 100 Вт последовательно, запустите их.
100 футов и используйте только тонкий провод 14 калибра.
Недостатком серийных систем являются проблемы с затенением. Когда панели соединены последовательно, все они смысле зависят друг от друга. Если одна панель затенена, это повлияет на всю строку. Это не будет происходит в параллельном соединении.
Почему последовательно-параллельно?
Массивы солнечных панелей обычно ограничены одним фактором — контроллером заряда. Контроллеры заряда
предназначен только для приема определенной силы тока и напряжения. Часто для более крупных систем в
Чтобы оставаться в пределах этих параметров силы тока и напряжения, мы должны проявлять творческий подход и использовать
последовательно-параллельное соединение. Для этого соединения создается цепочка из 2-х и более панелей в
ряд. Затем необходимо создать и распараллелить равную строку. 4 панели последовательно должны быть
параллельно с другими 4 панелями последовательно, иначе будет серьезная потеря мощности.
Вы можете увидеть больше в
пример ниже.
Последовательно-параллельное соединение практически не имеет недостатков. Они обычно используются при необходимости и других параметры недоступны.
Как настроить систему параллельно.
Параллельное соединение выполняется путем соединения плюсов двух панелей вместе, а также негативы каждой панели вместе. Это может быть достигнуто различными способами, но обычно для в меньших системах это будет использоваться через разветвитель. Ответвительный соединитель имеет Y-образную форму, и у одного есть два входа для положительного, который меняется на один, а также два входа для отрицательного, которые изменения на один. Пожалуйста, смотрите картинку ниже.
Модель 2.4.1
Как видите, у вас есть слот для отрицательной клеммы панели №1 и отрицательной клеммы панели №1.
См. схему ниже.
Модель 2.4.2
Давайте посмотрим на числовой пример. Допустим, у вас есть 2 солнечные панели по 100 Вт и батарея на 12 В.
Поскольку каждая панель на 12 В, а блок батарей, который вы хотите зарядить, на 12 В, вам необходимо параллельно
ваша система, чтобы поддерживать напряжение одинаковым. Рабочее напряжение 18,9V и рабочий ток
составляет 5,29 ампер. Параллельное подключение системы позволит сохранить напряжение на том же уровне и увеличить силу тока на
количество параллельных панелей. В этом случае у вас есть 5,29 Ампер x 2 = 10,58 Ампер.
Как установить вашу систему последовательно
Последовательное соединение выполняется путем соединения плюса одной панели с минусом другой другая панель вместе. При этом вам не нужно никакого дополнительного оборудования, кроме проводов панели. предоставил. См. схему ниже.
Модель 2.4.3
Допустим, у вас есть 2 солнечные панели по 100 Вт и батарея на 24 В.
Поскольку каждая панель рассчитана на 12 В, а батарея, которую вы хотите зарядить, на 24 В, вам необходимо последовательно подключить
система повышения напряжения. В целях безопасности используйте напряжение холостого хода для расчета серии
соединений, в этом случае панель мощностью 100 Вт имеет разомкнутую цепь 22,5 В и 5,29 В.
*Если вы хотите проверить математику, это не будет работать с напряжением холостого хода. Вы можете использовать рабочее напряжение, поэтому 18,9 вольт x 2 = 37,8 вольт. 37,8 вольт x 5,29 ампер = 199,96 Вт или почти 200 Вт.
Последовательно-параллельное подключение системы
Последовательно-параллельное соединение выполняется с использованием как последовательного, так и параллельного соединения.
Каждый раз, когда вы группируете панели вместе, будь то 2, 4, 10, 100 и т. д., это называется
нить. При последовательно-параллельном соединении вы, по сути, параллельно соединяете 2 или более одинаковых
струны вместе.
См. схему ниже
Модель 2.4.4
Как вы можете видеть, что эта серия параллельная соединение имеет 2 страницы из 4 панелей. Струны параллельны вместе.
Давайте рассмотрим числовой пример для этой диаграммы. Это в основном используется на нашем Renogy 40 Amp MPPT. Контроллер, поскольку он может принимать до 800 Вт мощности, но может принимать только 100 Вольт, поэтому нельзя делать все подряд. Параллельное соединение 8 панелей также приведет к слишком высокому сила тока
В этом примере вы должны использовать напряжение холостого хода 22,5 В и рабочий ток
5,29 Ампер. Создав цепочку из 4 панелей, вы получите напряжение 22,5 Вольта x 4 = 90 Вольт,
что находится под пределом 100 вольт. Затем, запараллелив другую нить, напряжение останется 90
вольт и ампер удвоится, поэтому 5,29 ампер x 2 = 10,58 ампер.
* Имейте в виду, что обычно существует еще один фактор, который необходимо учитывать при определении размера для контроллера MPPT называется форсированным током. Это будет обсуждаться в обвинении раздел контроллера.
*Если вы хотите проверить математику, это не будет работать с напряжением холостого хода. Вы можете использовать рабочее напряжение, поэтому 18,9 вольт x 4 = 75,6 вольт. 75,6 В х 10,58 А = 799,85 Вт или почти 800 Вт.
Параллельные и последовательные видео ссылки:
Общие приложения Параллельные цепи
Без параллельных цепей наши дома и электронные устройства не смогли бы функционировать так, как нам нужно. Параллельные цепи поддерживают свет в наших домах и гарантируют, что различные устройства продолжают работать, даже если другие устройства выключены.
Параллельные цепи являются стандартными цепями в домашней электропроводке и обладают явными преимуществами по сравнению с другими цепями.
Мы знаем, что эти цепи можно найти в наших домах и на работе, но каковы конкретные применения параллельных цепей и почему мы их используем?
Повторение параллельных цепей
Параллельная цепь состоит из сегментов, которые делят ток таким образом, что только его часть проходит через каждый сегмент. Существенной частью «параллельной» схемы является то, что все они соединены в параллельных последовательностях, отсюда и название. Чтобы ток протекал через каждый компонент схемы этого типа, он должен проходить по «перекладинам» с обеих сторон от нее. Независимо от того, сколько компонентов соединено в чисто параллельной цепи, никогда не бывает более двух наборов общих точек.
Но чем параллельные цепи отличаются от последовательных? В последовательной цепи компоненты соединены встык, создавая единый путь для протекания тока.
Вы можете представить последовательную цепь в виде круга или квадрата, а ток течет по петле. С другой стороны, параллельная схема больше похожа на лестницу. Все компоненты расположены перпендикулярно и соединены боковыми ответвлениями,
Применение параллельных цепей
Если один из компонентов параллельного контура становится неактивным, остальная часть ответвления продолжает функционировать в обычном режиме. Вот почему параллельные цепи так часто используются в структуре записи дома или здания. Например, в реальном приложении на заводе, если кто-то отключит конвейерную ленту, это не повлияет на производительность любого другого оборудования в цехе (если, конечно, оно не было специально спроектировано таким образом).
Камеры видеонаблюдения — еще один способ использования параллельных каналов. В большинстве случаев камеры безопасности устанавливаются с использованием последовательных цепей, но это может привести к большому количеству ошибок. Одна из основных проблем с этим типом схемы заключается в том, что если одна часть схемы выходит из строя, другие части также выходят из строя, что приводит к отказу системы безопасности.
Как упоминалось ранее, это не так с параллельными цепями — если один из компонентов выйдет из строя, это не поставит под угрозу остальную часть системы безопасности. Вот почему параллельные цепи также используются в автомобилестроении, особенно для подключения автомобильных фар. Один поврежденный задний фонарь не повлияет на эффективность других фонарей, что обеспечивает безопасность.
Преимущества параллельных цепей
Постоянное напряжение
Помимо способности продолжать работу даже в случае отказа одной секции, параллельные цепи также позволяют компонентам цепи иметь одинаковое постоянное напряжение. Возьмем, к примеру, цепочку огней. Все лампочки в цепочке будут постоянно светиться, поскольку через них протекает ток, а напряжение действует одинаково на каждый параллельный элемент. Это невозможно с последовательной схемой, потому что напряжение падает при добавлении или удалении компонентов, что может привести к повреждению механизма.
Безопасно и надежно
Параллельная схема надежна и безопасна.
В то время как последовательные цепи не так легко перегреваются и могут быть лучше для приложений, связанных с чем-либо легковоспламеняющимся, параллельные цепи гораздо более надежны для более масштабных приложений, где нет места для ошибки.
Недостатки параллельных цепей
У параллельных цепей есть несколько недостатков. Первое, что людям не нравится в них, это то, что они имеют более длинные кабели и провода, которые могут быть дорогими и занимать больше места. Параллельные схемы также могут быть сложными для проектирования. Кроме того, напряжение параллельной цепи не может увеличиваться без уменьшения сопротивления в цепи. Если параллельная цепь применяется через приложение постоянного тока, батарея имеет тенденцию к более быстрой разрядке. С другой стороны, последовательная цепь намного проще, и сумма любого сопротивления в последовательной цепи равна сумме объединенных частей.
Параллельные цепи в нашей повседневной жизни
Параллельные цепи невероятно полезны в повседневных приложениях, но также используются во многих промышленных процессах, таких как производство автомобилей.
