Последовательное и параллельное подключение насосов
В статье «КАК ВЫБРАТЬ УСТАНОВКУ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ» мы рассказывали о принципах выбора технологического решения для повышения давления в системе водоснабжения. Однако, в статье основное внимание уделялось системам частного дома. Для повышения давления в многоквартирном доме, торгово-развлекательном центре или промышленном предприятии напора или расхода одного насоса явно не хватает. Такие насосные станции используются в системах водоснабжения для повышения давления и в системах пожаротушения. В этих случаях прибегают к установкам повышения давления состоящих из нескольких соединенных насосов. В то же время иногда, бывает разумнее и дешевле купить установку повышения давления из нескольких насосов чем из одного большого. Такие установки повышения давления могут состоять из параллельно или последовательно подключенных насосов. Сейчас мы более подробно разберем в чем отличие способа подключения насосов.
ВАЖНО
При последовательном соединение важно чтобы расход (производительность) насосов был одинаковый
При параллельном соединение важно, чтобы напор насосов был одинаковый
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ НАСОСОВ
Последовательное подключение насосов используется для повышение общего напора (H), при этом расход насосов (Q1и Q2) должны быть одинаковыми. При таком типе соединения напор жидкости получивший энергию от первого насоса поступает во всасывающий патрубок следующего. Напор в системе последовательно подключенных насосов растет ступенчато от одного насоса к другому. Поэтому насосные станции с последовательным подключением часто классифицируют по количеству ступеней. Насосы могут быть соединены последовательно как непосредственно друг к другу, так и на значительном расстоянии.
На практике последовательное подключение насосов используется не часто. Этому есть несколько причин.
Во-первых, нужно всегда обращать внимание на максимальное рабочее давление насоса. Оно не должно превышать давление, поступаемое из предыдущего насоса. Также надо понимать, что, как и любое другое техническое изделие, насосы, которые долго находятся в работе при высоком давлении, будут чаще выходить из строя. Поэтому надо обращать внимание на прочность и материалы из которых изготовлены корпуса второго и последующего насоса. Возможно возникновение и гидравлических ударов в такой системе, что может вывести из строя соединительную арматуру. Во-вторых, всегда лучше подобрать один насос большего типоразмера с подходящей рабочей точкой, чем несколько небольших. Чем больше будет подключено насосов последовательно в цепочку, тем меньше КПД будет у такой насосной станции. Часть энергии будет всегда теряться в соединениях.
ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ НАСОСОВ
Параллельное соединение насосов используют, когда необходимо увеличить расход жидкости (Q) в системе. Параллельно соединенные насосы подают жидкость в один общий нагнетательный трубопровод.
Также такое соединение может быть использовано для подключения резервного насоса в систему водоснабжения.
Как мы отмечали выше, при выборе насосов для их параллельного соединения необходимо, нужно учитывать, что бы у них был одинаковый напор (H1и Н2). В противном случае насос с меньшей характеристикой напора будет постоянно преодолевать сопротивление напорного трубопровода, что в свою очередь приведет к снижению его КПД. Если все же есть необходимость параллельного подключения насосов (как в случае с резервным насосом), подключают автоматику, которая приводит в работу насос с меньшими характеристиками только тогда, когда другой насос перестает работать.
Одним из наиболее значительных плюсов насосной станции такого типа может быть то, что при изменяющимися характеристиками центральной водопроводной магистрали, гидравлические параметры насосной станции могут регулироваться количеством включенных и отключенных насосов в станции.
Благодаря этим свойствам, насосные станции с параллельным подключением повсеместно используются в качестве установок повышения давления воды в водопроводе и системах пожаротушения в многоквартирных домах, торгово-развлекательных центрах и промышленных объектах.
В таких установках может быть одновременно подключено до 6 однотипных насосов. Установка имеет один общий всасывающий коллектор и один общий напорный коллектор. Каждый соединенный насос на входе и на выходе имеет запорную арматуру и обратный клапан на выходе.
Стоить отметить также огромный плюс насосных станций с параллельным подключением, что при оснащении ее частотным регулятором, можно произвести тонкую настройку работы каждого насоса. При такой настройке насосы будут включать по принципу, когда первым запускается насос, имеющий наименьшее количество часов выработки и так далее по нарастающей. Это увеличивает средний срок службы всех насосов, также срок их службы будет примерно одинаковым.
Самые частые случаи применения параллельного подключения насосов:
Необходимость установки резервного насоса. Резервный насос начинает работу, когда происходит отключение первого в следствии неполадки.
Подключение пикового насоса. Пиковый насос включается когда не справляется основной с пиковые часы нагрузки водопровода.
Снижение затрат в следствии эксплуатации. Насосы, благодаря тонкой настройке частотных регуляторов, включаются попеременно, и увеличивается количество включенных одновременно насосов только при изменении параметров сети.
ПРОИЗВОДИТЕЛИ НАСОСНЫХ СТАНЦИИ
Каждый крупный производитель насосного оборудование имеет в своем ассортименте широкий выбор насосных станции, с использованием соединений нескольких насосов. Благодаря такому широкому спектру моделей, пользователь может подобрать необходимую установку по гидравлическим параметрам и бюджету.
Компания PROM GURU (ПРОМ ГУРУ) предлагает насосные станции от лучших мировых брендов GRUNDFOS, WILO, LOWARA, CALPEDA, DAB. Выбор неверной по характеристикам или некачественно собранной насосной станции может привести к серьезной аварии на объекте эксплуатации.
Еще более серьезно нужно отнестись к выбору оборудования, когда речь идет о станциях пожаротушения, которые используются в общественных местах или производственных предприятиях.
Компания PROM GURU (ПРОМ ГУРУ) имеет большой опыт поставок установок пожаротушения в крупные торгово-развлекательные центры и гипермаркеты известных федеральных торговых сетей.
Помимо этого, квалифицированные сервисные инженеры и специалисты компании PROM GURU (ПРОМ ГУРУ) проводят самостоятельную сборку и подбор насосных станций. Такие случае нередки, когда необходимо уложиться в бюджет предприятия или изготовить станции под необходимые параметры заказчика.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ
Как и любая сложная инженерная система насосные станции требуют постоянного облуживания в ходе эксплуатации. Лучше всего доверить подключение, монтаж, обслуживание и настройку профессионалам.
Помимо этого всегда покупайте качественное сопутствующее оборудование. Особенное внимание стоит уделить соединительной запорной арматуре. Ведь на эти узлы постоянно оказывается высокое давление. При выборе некачественной продукции разрыв узла соединения, может привести к серьезной поломке и дорогостоящему ремонту оборудования.
Если у Вас остались вопросы по подбору насосных станций в качестве установок повышения давления и или станции пожаротушения, Вы можете обратиться за бесплатной консультацией к специалистам компании PROM GURU (ПРОМ ГУРУ):
e-mail: [email protected]
тел. +7 (495) 008-15-88
Через веб-сайт: форма обратной связи.
Также читайте наши другие статьи по подбору узлов для системы отопления:
ВЫБОР ЦИРКУЛЯЦИОННОГО НАСОСА ДЛЯ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
ВЫБОР ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЧАСТНОГО ДОМА ИЛИ КОТТЕДЖА
МЕМБРАННЫЙ РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ БАК ДЛЯ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
Возврат к списку
Последовательное и параллельное соединение проводников
Электрический ток в цепи движется по проводам к потребителям энергии от источника питания. В большинстве данных схем применяются разные виды соединения проводников. При этом подключение контура состоит из проводов и энергопоглощающих потребителей, у которых имеется разное сопротивление.
В электросетях, в зависимости от установленных задач, используется параллельное и последовательное соединение проводов. Иногда применяются оба вида подключений, и такой вариант называют смешанным. У любой схемы преобладают свои особенности, которые нужно учитывать при планировании цепей и установке электрического оборудования.
Параллельное соединение
В электросетях при такой разводке все провода подключены параллельно друг с другом. Следовательно, начала всех проводников сгруппированы в одном месте, и также все концы всегда соединяются между собой. В такой линии может быть образовано две, три, и более ветвей.
В то же время нагрузки распределены параллельно по разным ветвям, соответственно, у данных подключений существует разный расчет сопротивлений. В свою очередь такое явление увеличивает электропроводимость сети, при этом она равна суммарной проводимости ветвей.
Часто бывают случаи, когда некоторые потребители (резисторы) обладают одинаковой величиной и подключены параллельно.
В этих вариантах общее сопротивление цепи становится меньше каждого из резисторов во столько раз, сколько их подсоединено в сеть.
Поскольку при параллельном включении токи у потребителей находятся в независимости друг от друга, отключение какого-то из них не скажется на функционировании других. Именно из-за этого большинство электрических приборов имеют такой вид подключения составных частей цепи.
Если анализировать этот аспект в бытовых условиях, то в доме все осветительные и нагревательные приборы должны подключаться параллельно. Иначе, при другом подсоединении они будут загораться, и нагревать при включении одного из них. При этом они должны подключаться к линии с напряжением 220 В., и подсоединяться к общему щиту. То есть, параллельное подключение применяется в тех случаях, когда нужно включить электрические устройства отдельно друг от друга.
Последовательное соединение
Такое подключение дает возможность подсоединять все потребители последовательно относительно друг к другу.
Главное отличие подобного подключения – все проводники относятся к одной ветви, не существует разных цепей. Причем в любой точке протекает одинаковый ток.
Общее напряжение на проводах и потребителях равняется напряжению в любой точке сети. В этом можно убедиться из проведенного эксперимента. Сопротивление на последовательно подключенных проводниках вычисляется посредством специальных приборов и обычных математических расчетов.
Например, возьмем три потребителя энергии со стабильным сопротивлением заведомой величины и подключим их к источнику питания в 60 В. Нужно рассчитать данные аппаратов при замыкании цепи. Исходя из закона Ома, в сети находится электрический ток, и это дает возможность узнать падение напряжения на любом из участков.
Затем складываются выявленные показатели, и обретается суммарная величина уменьшения сопротивления в наружной цепи. Когда не берется в расчет внутренне сопротивление, которое создается источником питания, то падение напряжения становится меньше, чем общее сопротивление.
А по шкале приборов видно, что такое равенство примерно придерживается.
Проанализируем несколько подключенных последовательно приборов потребления. Поскольку в этой цепи не существует разных ветвей, то количество заряда, протекающего через любой проводник, будет подобным количеству заряда на другом проводнике.
В то же время сила тока в каждой точке сети будет одинаковой. И это – главное отличие такого подключения. Соответственно, если применить закон Ома, то все напряжение при таком подсоединении равняется сумме напряжений от всех резисторов.
Последовательное подключение проводов применяется при целенаправленном включении определенного аппарата. Допустим, электрический звонок работает лишь при замыкании контактов от кнопки звонка, который подсоединен к источнику питания. Объясняется это благодаря известному закону Ома из физики.
Он гласит, что отсутствие тока на одном проводнике предполагает его отсутствие и на остальных проводниках.
Правила при последовательном и параллельном соединении проводников
Тип соединения выражается не нахождением элементов в тех или других приборах, и тем более не изображением на схеме. Он определяется направленностью движения электрического тока.
Для наглядного пояснения и понимания разницы между этими двумя соединениями, рассмотрим правила и формулы для последовательного и параллельного соединения в таблице:
|
Последовательное соединение |
Параллельное подключение |
|
Сила тока одинаковая на любом участке сети I1 = I2 = I3 =… |
Напряжение идентичное на порознь взятом участке сети U1 = U2 = U3 =… |
|
Все напряжение равняется суммарному показателю на составляющих участках линии. |
Вся сила тока в замкнутой цепи равна суммарной силе тока каждого участка. Iобщ. = I1 + I2 + I3 +… |
|
Напряжения на любой ветви распределяются прямо пропорционально сопротивлениям U1/U2 = R1/R2 |
Сила тока на каждом из участков сети распределяется обратно пропорционально сопротивлениям I1/I2 = R2/R1 |
Uобщ. = U1 + U2 + U3 +…
Вычисление цепей, которые не подходят под закон Ома, производится на базе правил Кирхгофа. Такие формулы являются следствием вышеупомянутого закона для неоднозначного участка цепи.
Первое правило Кирхгофа. Суммарная сила тока, образованная в узле, равняется нулю (узлом электрической точки является место, где сходится не менее трех проводников).
Второе правило Кирхгофа.
В каждой неразрывной коммуникационной цепи общее напряжение на участках равняется алгебраической сумме ЭДС, образованной на контуре.
Комбинированное подключение проводов
На электролиниях обычно используется параллельное, последовательное и смешанное подключение проводов, установленное для определенных задач. Однако наиболее часто применяется последний вариант, представляющий собой цепь сочетаний, состоящих из разного вида подключений.
В этих комбинациях вперемежку используется параллельное и последовательное соединение проводов. При этом преимущества и недостатки их в обязательном порядке имеются в виду при планировании коммуникационных электросетей.
Такие способы подключения представляют собой не только порознь взятые потребители электроэнергии, но и порой очень непростые участки со многими элементами. Комбинированное подключение вычисляется, сообразуясь со знакомыми параметрами параллельного и последовательного соединения.
Метод расчета представляет собой разложение схемы на упрощенные составные элементы, которые высчитываются каждый по себе, а затем складываются между собой. Применяя правила вычисления таких способов соединения, рассчитывается сопротивление комбинированной цепи, в которой содержатся потребители, подключенные всякими методами.
Одним из способов подобного вычисления является поэтапный метод (рекуррентный). Такой метод базируется на использовании предыдущих действий (шагов), а их количество зависит от числа структурных элементов, которые присутствуют в цепи.
В чем разница между последовательной и параллельной связью?
Во встроенных системах устройства обмениваются данными, отправляя и получая сообщения, часто по кабелям и проводам. Тип кабеля/провода и связи зависит от конкретного используемого приложения. В этой статье мы обсудим различия между двумя распространенными способами связи: последовательным и параллельным.
Как работает последовательная связь?
Последовательную связь лучше всего можно представить, используя аналогию с автострадой или автомагистралью между штатами.
Полосы на межштатной автомагистрали будут репрезентативными для отдельных полос или проводов, используемых для связи, а автомобили представляют биты данных.
Последовательная связь осуществляется по одному проводу или, в данном случае, по одной полосе дороги. Биты отправляются последовательно со стартовым и стоповым битами, расположенными в начале или в конце пакета. Все данные принимаются и собираются принимающим устройством побитно за раз.
Как работает параллельная связь?
При использовании того же изображения, что и раньше, для параллельной связи требуется больше каналов, чем для последовательной. Параллельно устройства отправляют и получают несколько битов информации одновременно. Каждый бит данных отправляется по одному проводу, поэтому для передачи сообщения восьмибитному пакету (или 1 байту) потребуется восемь отдельных проводов. Это означает, что пакет данных принимается конечным устройством сразу. Все данные передаются в унисон при параллельной связи и используют один провод или канал на бит.
Все данные должны быть получены в одно и то же точное время, чтобы пакет был принят правильно и без ошибок.
Параллельные и последовательные кабели
Кабели, используемые для параллельной и последовательной связи, внешне немного отличаются друг от друга. Параллельные кабели обычно толще и короче, чем последовательные кабели, и обычно имеют более крупные и сложные соединительные головки.
Параллельные кабели
Параллельные кабели легче всего обнаружить, если вы видите отдельные контакты, видимые на головке разъема, как показано на рисунке ниже. Эти контакты напрямую связаны с отдельным проводом в кабеле. Для каждого штифта на штыревой стороне головки разъема вы можете найти входной слот на гнездовом конце кабеля. Связь не прерывается от одного конца до другого. Кабель, как правило, толстый и жесткий на ощупь по сравнению с последовательными кабелями из-за количества проводов в кабеле.
Последовательные кабели
Последовательные кабели гораздо чаще встречаются в повседневной жизни.
Кабель USB является примером кабеля последовательного типа. Как видите, головка разъема существенно отличается от параллельного кабеля просто потому, что она меньше и не имеет видимых контактов. Еще одним отличительным аспектом является толщина кабеля.
Преимущества параллельного обмена данными
Параллельный обмен данными до введения стандарта USB гораздо чаще использовался в повседневных приложениях. От подключения принтера до подключения внешнего монитора, связь в параллельном стиле использовалась почти исключительно со старыми ПК. Причина, по которой этот стандарт был так широко адаптирован, заключалась в том, что он, как правило, является быстрым стандартом для работы. Поскольку пакеты данных отправляются одновременно, можно передать больше данных за более короткий период времени. При использовании связи на уровне байтов параллельные данные могут отправлять 1 байт в восемь раз быстрее, чем последовательная связь. Однако по мере того, как кабели становились длиннее, а приложения становились более ресурсоемкими, параллельная связь начала испытывать некоторые ограничения.
Недостатки параллельной связи
Перекрестные помехи
Распространенной проблемой, с которой сталкиваются инженеры при работе с проводами, являются перекрестные помехи между линиями данных. Перекрёстные помехи или шум вызываются электромагнитными сигналами, воздействующими на другой электронный сигнал. Это очень распространено, когда провода расположены слишком близко друг к другу. Перекрёстные помехи искажают данные и вызывают ошибки, если они присутствуют.
Ограничения на высоких частотах и больших расстояниях
Другая проблема, возникающая при параллельной связи, возникает при высокочастотной передаче данных. На более высоких частотах биты обычно смешиваются и поступают на принимающее устройство в разное время. Это проблематично, так как параллель требует, чтобы все биты данных принимались одновременно. Получатель должен замедлить сообщения, чтобы дождаться прибытия всех пакетов данных, прежде чем принять полный пакет данных. Если это происходит, обычно получатель получает резервную копию.
Если он не может принять все сообщения одновременно из-за запаздывания битов данных, входящие биты могут попасть в ожидающие пакеты, вызывая дополнительные проблемы. Параллельное превосходство при использовании на коротких расстояниях.
Контакты, подверженные повреждению
Еще одна проблема, возникающая при использовании соединительных головок с видимыми контактами, — высокая вероятность повреждения. Очень распространенная проблема, с которой сталкиваются люди, особенно со старыми принтерами, — это изгибание контактов разъема при попытке подключить устройства. Выравнивание контактов в таком разъеме может быть трудным и требует большего внимания. Типичные USB-кабели не имеют этой проблемы, поскольку в конструкции нет видимых контактов.
Большой физический след
Пространство — один из самых ценных аспектов любой современной печатной платы или устройства. По мере того, как конструкции становятся меньше, входные и выходные разъемы также должны уменьшаться.
Поскольку для подключения параллельных портов требуются отдельные контакты, пространство, необходимое на печатной плате или устройстве, увеличивается по мере добавления дополнительных контактов. Из-за этого требования к пространству очень редко можно увидеть такие типы портов на современных компьютерах и мониторах. Для экономии места и размера были приняты меньшие последовательные порты.
Дороже
Параллельные кабели и разъемы также дороже в изготовлении и реализации, чем их последовательные аналоги. Поскольку для приложения требуется больше проводов, каждый провод увеличивает общую стоимость разработки. При параллельной передаче данных для некоторых более сложных операций может потребоваться до 34 проводов. Разница между 1 и 34 проводами может быть экспоненциально дороже и часто является важным фактором при принятии решения о последовательном или параллельном подключении для приложения.
Преимущества последовательной связи
Последовательная связь стала универсальным стандартом при подключении устройств.
Из-за своей небольшой площади (кабель и соединительные головки), простоты использования и надежности последовательный интерфейс зарекомендовал себя как будущее подключенных устройств. Некоторые из многих преимуществ последовательной связи включают в себя:
Небольшая занимаемая площадь и простота использования
Последовательные порты наиболее широко известны своей простотой использования и небольшой физической площадью. Теперь, когда многие последовательные порты имеют возможность подключаться независимо от ориентации, усилия, необходимые для пользователя, теперь находятся на рекордно низком уровне. Упрощение процесса подключения сделало взаимодействие с последовательными портами намного более безболезненным.
Соединительные головки и порты также значительно меньше по сравнению с параллельными. Возможность занимать иногда менее четверти места на печатной плате или устройстве, необходимом для параллельной работы, является большим преимуществом для современных производителей устройств.
Это ценное пространство может быть использовано для других функций, таких как большая батарея, больше памяти, или может быть устранено, чтобы полностью расширить границы уменьшающихся устройств.
Это также означает, что последовательные порты, кабели и разъемы также более экономичны. Меньше проводов, необходимых для передачи данных, означает меньшие и менее сложные дорожки. Упрощенная конструкция снижает затраты на производство и проектирование.
Увеличенное число вставок
Головки соединителей для последовательных портов также способны вставлять гораздо больше вставок в течение срока службы соединителя по сравнению с параллельными. Поскольку открытые контакты были удалены, а процесс подключения стал проще, вероятность повреждения порта или головки разъема практически исключена. Это означает, что эти порты теперь будут работать дольше, чем параллельные.
Надежность на высоких частотах и на больших расстояниях
Последовательный протокол также намного надежнее при высокочастотной передаче данных и приложениях на большие расстояния.
Поскольку последовательный порт отправляет один бит за раз по одному проводу, данные очень трудно перепутать при увеличении скорости. Данные не могут достичь получателя до или после отправки битов исходным устройством. Полностью оптимизированное параллельное приложение действительно может отправлять больше данных с большей скоростью, чем последовательное, но высокий уровень оптимизации требует много времени для разработки и совершенствования.
Последовательный интерфейс лучше использовать для соединений на большие расстояния (более 3 футов). Поскольку все данные отправляются по одному проводу, приложения для дальней связи намного надежнее при использовании последовательного интерфейса. Данные не группируются и могут передаваться на очень высоких скоростях с почти идеальной точностью, что делает последовательный порт идеальным для приложений надежной передачи данных на большие расстояния.
Недостатки последовательной связи
Основным недостатком последовательной связи является отсутствие потенциальной скорости.
Больше проводов обычно означает большую скорость. Если приложения оптимизируют параллельную связь и устранят все проблемы с синхронизацией на уровне битов, скорость передачи данных будет намного выше, чем при последовательной связи. Однако с развитием современных технологий многие из ограничений скорости, которые изначально были обнаружены при последовательной связи, были преодолены. Необходимость сократить пространство и стоимость конструкции привела к преобладанию последовательных протоколов. Поскольку технология продолжает развиваться, нередко можно увидеть последовательную связь со скоростью выше 10 Гбит/с в USB 3.1.
Общие последовательные протоколы
Некоторые из наиболее распространенных последовательных протоколов включают SPI, I2C, CAN и USB. Эти протоколы используются в часах реального времени, ЖК-экранах, автомобилях, медицинских устройствах и мобильных телефонах и используются в самых разных приложениях. У этих протоколов есть одна общая черта — стиль общения; все они общаются по серийному номеру.
Программирование и отладка последовательных протоколов
Total Phase специализируется на анализаторах и программаторах последовательных протоколов. Двумя наиболее популярными инструментами Total Phase, которые используются для отладки последовательных протоколов, являются хост-адаптер Aardvark I2C/SPI и анализатор протокола Beagle I2C/SPI.
Хост-адаптер Aardvark I2C/SPI — это карманный программатор протоколов, предлагаемый по доступной цене. Его способность программировать SPI на частоте до 8 МГц и I2C на частоте до 800 кГц делает адаптер Aardvark очень привлекательным инструментом для инженеров встраиваемых систем. Адаптер имеет бесплатное и простое в использовании программное обеспечение и полностью поддерживается в операционных системах Windows, Linux и Mac. Это мощное, портативное и доступное средство, что делает его отличным инструментом для всех инженеров I2C и SPI. Анализатор протокола Beagle I2C/SPI — еще один инструмент Total Phase, который знают и любят инженеры встраиваемых систем.
Хотя анализатор Beagle I2C/SPI очень похож на адаптер Aardvark по размеру и цене, он сильно отличается по способу использования. Этот анализатор способен ненавязчиво контролировать шины I2C и SPI на частотах до 5 МГц и 24 МГц соответственно. Анализатор работает с бесплатным программным обеспечением Data Center, которое полностью поддерживается в операционных системах Windows, Linux и Mac.
Анализатор Beagle I2C/SPI и адаптер Aardvark — это лишь некоторые из многих инструментов последовательного протокола Total Phase. Total Phase поддерживает не только I2C и SPI, но и приложения USB, CAN, eSPI и A2B.
Заключение
Последовательная и параллельная связь имеет свои плюсы и минусы при выборе стандарта для реализации в устройствах и конструкциях. Скорость, на которую способна параллель, привлекательна, но сложна и дорога. Принимая во внимание, что надежность и небольшие размеры последовательной связи делают ее привлекательным вариантом. С повышением скорости последовательная связь становится стандартом для приложений доставки данных и является преобладающим стилем связи, используемым сегодня.
Серия
против параллельного | Сравнение последовательных и параллельных цепей
Существует три основных типа электрических цепей: последовательные, параллельные и комбинированные. Понимание этих схемных конфигураций поможет вам в анализе цепей, и с помощью нескольких основных правил вы сможете легко рассчитать ток и напряжение каждого компонента. Итак, в этом руководстве давайте более подробно рассмотрим основы последовательной и параллельной цепей, сравним серию с параллельной, а также перечислим некоторые области применения последовательной и параллельной цепей.
Краткое описание
Что такое последовательная цепь?
Простая цепь постоянного тока состоит из замкнутого пути, по которому течет постоянный ток. Простейшим источником постоянного тока является батарея, и если мы подключим небольшую лампу к клеммам батареи, то получится простая цепь постоянного тока.
Но практические схемы состоят из большего количества компонентов, чем одна лампа.
Если цепь состоит из более чем одного компонента и если все они соединены встык так, что через них протекает один и тот же ток, то такая цепь называется последовательной цепью.
Если мы возьмем в качестве примера простейший электрический компонент, т. е. резистор, то следующая схема показывает три резистора, соединенных последовательно с источником напряжения. В последовательной цепи ток может течь только одним путем.
Изображение
Поскольку ток во всех резисторах одинаков, мы можем легко рассчитать напряжение на отдельных резисторах, используя закон Ома.
Если V — напряжение питания, I — ток в цепи, R 1 , R 2 , R 3 — сопротивления, а V R1 , V R2 и V R3 — напряжения на соответствующих резисторах, то применив закон Ома, получим.
V R1 = I x R 1 , V R2 = I x R 2 и V R3 = I X R 3
V = V 777.
3
Если R — полное сопротивление цепи, то V = IR и, следовательно,
IR = IR 1 + IR 2 + IR 3
R = R 1 + R 2 + R 3
. к сумме индивидуальных сопротивлений.
Делитель напряжения
Из приведенного выше объяснения последовательной схемы вы могли заметить интересный момент, касающийся напряжений на отдельных резисторах. Давайте упростим это обсуждение, рассмотрев всего два последовательно соединенных резистора.
Изображение
Здесь V — напряжение питания, R 1 и R 2 — резисторы, а V R1 и V R2 — напряжения на R 1 и R 2 8 соответственно.
Из закона OHM’s
V = IR = V R1 + V R2 = IR 1 + IR 2
Если мы рассчитываем Voltage через R 2
Если мы рассчитываем Voltage через R 2
.
R2 = V * R 2 / (R 1 + R 2 )
Напряжение на R 2 является частью входного напряжения. Это известно как схема делителя напряжения или схема делителя потенциала.
Закон Кирхгофа Закон о напряжении (KVL)
Из предыдущей серии Цепь, состоящая из трех резисторов, мы установили, что напряжение источника равно сумме напряжений на отдельных резисторах.
В = В R1 + В R2 + V R3
Преобразовывая это уравнение, мы получаем закон Кирхгофа для напряжения.
В – В R1 – В R2 – В R3 = 0
Согласно закону Кирхгофа о напряжениях (KVL), алгебраическая сумма напряжений в замкнутом контуре равна нулю.
Применение последовательной схемы
Одним из самых известных применений последовательной схемы являются наши праздничные огни серии. Во время Рождества и праздников мы украшаем наши дома разноцветными огнями, состоящими из нескольких последовательно соединенных ламп.
Image
Основная проблема праздничных светильников этой серии заключается в том, что даже если одна лампочка перегорает, это прерывает подачу тока, и вся серия не загорается.
Что такое параллельная цепь?
В последовательной цепи есть только один путь прохождения тока. При переходе к параллельной цепи будет более одного пути для протекания тока. Если еще раз взять три резистора, то на следующих изображениях показаны разные конфигурации трех элементов схемы, соединенных параллельно.
Изображение
Схемы на изображении выше могут выглядеть по-разному, но на самом деле они одинаковы. Если присмотреться, то один конец всех элементов схемы (в данном случае резисторов) общий, а другой конец тоже. Итак, параллельная цепь из двух элементов состоит из двух общих точек.
Чтобы больше узнать о параллельных цепях, рассмотрим следующую схему, в которой у нас есть три резистора, подключенных параллельно к источнику напряжения.
Поскольку все три резистора подключены к источнику напряжения, напряжение на всех резисторах одинаково.
Изображение
Но то же самое нельзя сказать о токе, поскольку он имеет несколько путей для протекания. Если I — общий ток, а I R1 , I R2 и I R3 — токи, протекающие через соответствующие резисторы, то общий ток равен сумме отдельных токов.
I = I R1 + I R2 + I R3
Применяя закон Ома , получаем I R1 = I / R 1,0138 = V / R 2 и I R3 = V / R 3
Если R — общее сопротивление цепи, I = V / R. Используя все это в приведенном выше уравнении, мы получаем
V / R = V / R 1 + V / R 2 + V / R 3
Итак, 1/R = 1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3
Для параллельно соединенных резисторов обратная величина общего сопротивления равна сумме обратных величин отдельных сопротивлений.
Кирхгоф Текущий закон (KCL)
Из приведенного выше обсуждения мы получаем общий ток в цепи как сумму отдельных токов в соответствующих резисторах.
I = I R1 + I R2 + I R3
Мы можем изменить приведенное выше уравнение и получить закон тока Кирхгофа.
I – I R1 – I R2 – I R3 = 0.
Согласно закону тока Кирхгофа (KCL) алгебраическая сумма токов, входящих в узел и выходящих из узла, равна нулю.
Цепь делителя тока
Так же, как последовательная цепь резисторов может быть сконфигурирована как цепь делителя напряжения, параллельная цепь резисторов может привести к цепи делителя тока.
Хотя делитель напряжения довольно популярен, использование делителя тока зависит от приложения.
Применение параллельной схемы
Важным применением параллельной схемы является наша домашняя электропроводка. Базовая проводка во всех домах на самом деле является параллельной конфигурацией.
Таким образом, все параллельные ветви получают полные 120 В (или 240 В), а ток зависит от нагрузки.
Изображение
Даже если возникает проблема/неисправность в одной параллельной ветви или цепи, затрагиваются только приборы или устройства, подключенные к этой цепи, в то время как остальные ветви работают нормально.
Последовательные и параллельные цепи: сравнение
В следующей таблице показано простое сравнение последовательных и параллельных цепей.
| Серийная цепь | Параллельная цепь |
| В последовательной цепи через все компоненты протекает одинаковый ток. | В параллельной цепи ток может иметь более одного пути. |
| Все компоненты соединены встык с одной общей точкой между компонентами. | Один конец всех компонентов в параллели соединен с общей точкой, а другой конец с другой общей точкой. Итак, параллельная цепь имеет две общие точки. |
| Напряжение на компонентах неодинаково и зависит от индивидуального сопротивления. | Напряжение на всех компонентах в параллельной цепи одинаковое и равно напряжению питания. |
| Если в последовательной цепи выходит из строя один компонент, вся цепь перестает функционировать, так как существует только один путь тока. | Даже если одна из параллельных ветвей выходит из строя, остальные ветки продолжают нормально работать. |
| Ток одинаков во всех компонентах, а сумма отдельных напряжений равна напряжению питания. | Напряжение одинаково для всех компонентов, включенных параллельно, а сумма отдельных токов равна общему току в цепи. |
| Если у нас есть три последовательно соединенных резистора, то эквивалентное сопротивление равно сумме отдельных сопротивлений (R = R 1 + R 2 + R 3 ). | Если мы соединили три резистора параллельно, то обратная величина эквивалентного сопротивления равна сумме обратных величин отдельных сопротивлений (1/R = 1/R |
Праздничные серийные светильники являются примером последовательной цепи. Больше новостей |