Меню

Каким способом подключаются потребители тока в осветительных сетях физика



§ 3.7. Соединение потребителей электрической энергии

Соединение звездой

Потребители электрической энергии, так же как и обмотки генератора, могут соединяться звездой и треугольником. При соединении звездой трехфазная система может быть четырех-проводной (при неравномерной нагрузке на каждую фазу) и трехпроводной (при равномерной нагрузке).

Неравномерная (несимметричная) нагрузка имеет место, как правило, в осветительных сетях. В этом случае в четырех-проводной трехфазной системе лампы включаются между нейтральным (нулевым) проводом и каждым из линейных проводов (рис. 3.19). Условия работы потребителей энергии остаются теми же, что и в однофазной системе, так как благодаря нейтральному проводу напряжения на отдельных фазах* потребителей равны фазному напряжению.

Как видно из рисунка 3.19, сила тока в каждом из линейных проводов (Iл) равна силе тока в соответствуюцд;их фазах потребителя энергии (Iф):

Согласно первому правилу Кирхгофа мгновенное значение силы тока в нейтральном проводе при выбранных на рисунке 3.19 положительных направлениях токов равно сумме мгновенных значений фазных сил токов, т.е.

Действующее значение силы тока в нейтральном проводе определяется геометрическим сложением векторов фазных сил токов:

На рисунке 3.20, а изображена векторная диаграмма действующих значений фазных напряжений и фазных сил токов в четырехпроводной цепи при неравномерной активной нагрузке. Так как нагрузка активная (электролампы), то для всех фаз cos φ = 1, и направления векторов напряжений и соответствующих векторов сил токов совпадают (φ = 0). Длины же векторов A, B, C, не одинаковы, так как не одинаковы сопротивления потребителей, включенных на каждую фазу. Сложив векторы фазных сил токов (рис. 3.20, б), находим вектор силы тока O в нулевом проводе. Как правило, сила тока в нейтральном проводе оказывается меньпге сил токов в линейных проводах. Поэтому нейтральный провод может быть тоньше линейных проводов.

При равномерной (симметричной) нагрузке фаз сила тока в нейтральном проводе

В этом случае нейтральный провод не нужен, и трехфазная система делается трехпроводной. Примером симметричной нагрузки являются трехфазные двигатели. Для их питания прокладывают трехпроводную линию. У трехфазного двигателя, как и у генератора, три обмотки. Три вывода этих обмоток (начала или концы) соединяют с линейными проводами сети, а три других вывода соединяют между собой в один узел. Обычно осветительная сеть и сеть, питающая двигатели (силовая сеть), монтируются отдельно.

Соединение треугольником

При соединении потребителей электроэнергии треугольником (рис. 3.21) отдельные фазы нагрузки присоединяются к линейным проводам, идущим от генератора. Следовательно, каждая фаза нагрузки находится под линейным напряжением. Токи, текущие по отдельным фазам нагрузки (IAB, IBC, ICA) называются фазными токами, а токи, текущие по линейным проводам от генератора к нагрузке (IA, IB, IC), называются линейными токами.

Найдем зависимость между линейными и фазными токами при соединении нагрузки треугольником.

Выберем положительное направление фазных токов от А’ к В’, от В’ к С’ и от С’ к А’ (см. рис. 3.21). За положительное направление линейных токов принимаем, как и раньше, направление от генератора к нагрузке.

Для мгновенных значений сил токов, сходящихся в точке A’, по первому правилу Кирхгофа имеем:

Рис. 3.21 Аналогично для точки В’:

Действующие значения сил линейных токов находятся как геометрические разности векторов соответствующих фазных токов:

На рисунке 3.22 изображена векторная диаграмма для действующих значений линейных напряжений и сил фазных токов при соединении потребителей энергии треугольником в случае неравномерной индуктивно-активной нагрузки.

На этой диаграмме видно, что силы фазных токов отстают по фазе от соответствующих линейных напряжений (векторы сил токов повернуты относительно векторов напряжений по часовой стрелке), причем φAB ≠ φBC ≠ φCA. Длины векторов сил фазных токов A, B, C тоже различны. Все это из-за несимметричности нагрузки на фазы.

При симметричной нагрузке, включенной по схеме треугольника (см. рис. 3.21), между действующими значениями сил фазных и линейных токов выполняется соотношение

В этом можно убедиться, рассмотрев векторную диаграмму, изображенную на рисунке 3.23, а. На этой векторной диаграмме в отличие от векторной диаграммы, изображенной на рисунке 3.22, векторы сил фазных токов AB, BC, CA имеют одинаковую длину (IAB, IBC, ICA) и повернуты относительно векторов линейных напряжений AB, BC, CA на одинаковые углы (φAB = φBC = φCA).

Определим силу линейного тока IA. Для этого согласно равенствам (3.7.3) надо найти разность векторов ABCA (рис. 3.23, б). Из рисунка видно, что

Мощность трехфазной системы

Мощность одной фазы

При равномерной (симметричной) нагрузке мощность трех фаз

Когда нагрузки соединены звездой, то

При соединении треугольником

Подставив эти значения IФ и UФ в формулу (3.7.5), снова получим выражение (3.7.6).

Итак, мощность трехфазной системы

где под I и U надо понимать действующие значения линейных токов и напряжений.

При неравномерной нагрузке фаз мощность трехфазной системы определяется как сумма мощностей отдельных фаз:

* Отдельные потребители тока или группы потребителей, включенные между одним из линейных проводов и нулевым проводом (в четырехпроводной системе) или между двумя линейными проводами (в трехпроводной системе), называются фазами потребителей.

Источник

Схемы питания осветительных установок

Схемы питания осветительных установокАварийное погасание освещения приносит материальный ущерб, вызываемый уменьшением выпуска продукции, а иногда и порчей оборудования и исходных материалов. Это в отдельных случаях усугубляется опасностью возникновения пожара, взрыва, одиночного и даже массового травматизма, которые могут явиться следствием непроизвольных или неправильных действий персонала в темноте. Поэтому вопросу надежности питания осветительных установок уделяется большое внимание.

Согласно требованиям ПУЭ светильники аварийного освещения для продолжения работы должны быть присоединены к независимому источнику питания, т. е. к источнику питания, на котором сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках данного объекта.

Независимыми источниками питания являются, например, две секции сборных шин трансформаторной подстанции (ТП), каждая из которых получает питание от трансформатора, в свою очередь питаемого от независимого источника (например, трансформаторы присоединяются к разным генераторам электростанции). При этом секции сборных шин подстанции не должны быть связаны между собой либо связь между ними должна автоматически прерываться при нарушении нормальной работы одной из них.

Схемы питания осветительных установокНезависимыми источниками питания являются также аккумуляторные батареи и дизель-генераторы. Эти источники электроэнергии используются для питания аварийного освещения в тех случаях, когда нет иных, более экономичных способов обеспечения независимого питания.

Допускается питание светильников аварийного освещения от сети рабочего освещения с автоматическим переключением на питание от независимого источника в случае аварийного погасания рабочего освещения.

В производственных зданиях без окон и фонарей аварийное освещение как для продолжения работы, так и для эвакуации должно питаться от независимого источника. В таких помещениях сети рабочего и аварийного освещения должны идти от разных источников питания, не допускается использование силовых сетей для питания общего рабочего или аварийного освещения.

Независимый источник для питания аварийного эвакуационного освещения требуется также в зданиях, в которых возможно большое скопление людей: театры, кино, клубы, станции метро, вокзалы, музеи и др.

Читайте также:  Среднеквадратичное значение силы тока

В остальных случаях источник питания аварийного освещения для эвакуации может не быть независимым, однако следует всюду по возможности обеспечивать максимальную надежность питания аварийного освещения.

Надежность работы осветительной установки в значительной мере определяется принятой схемой питания. При выборе схемы учитываются необходимая степень надежности, требуемые уровень и постоянство напряжения у источников света, удобство эксплуатации и экономичность установки.

При наличии на объекте одной однотрансформаторной подстанции (рис. 1) питание различных нагрузок (силовых, рабочего и аварийного освещения) рекомендуется производить самостоятельными питающими линиями от шин низшего напряжения трансформаторной подстанции. В этом случае погасание всего освещения возможно лишь при выходе из строя трансформатора, что практически бывает редко.

Схема питания осветительной установки от одной однотрансформаторной подстанции

Рис.1. Схема питания осветительной установки от одной однотрансформаторной подстанции: 1 — трансформаторная подстанция, 2 — силовая нагрузка, 3 — рабочее освещение, 4 — аварийное освещение.

Допускается питание силовых и осветительных нагрузок небольших малоответственных зданий одной линией от трансформаторной подстанции. При этом разделение сетей силовых нагрузок, рабочего и аварийного освещения обязательно и должно начинаться от ввода в здание.

На рис. 2 изображена схема питания осветительной установки при наличии на объекте двух однотрансформаторных подстанций. В этом случае питание рабочего и аварийного освещения зданий (или участков одного здания), как правило, производится от разных подстанций.

Схема питания осветительной установки от двух одиотрансформаторных подстанций

Рис. 2. Схема питания осветительной установки от двух одиотрансформаторных подстанций: 1 — трансформаторная подстанция, 2 — силовая нагрузка, 3 — рабочее освещение, 4 — аварийное освещение.

Такая схема надежней предыдущей, так как при выходе из строя одного трансформатора продолжает работать один из видов освещения, питающийся от другой подстанции.

Если трансформаторы получают независимое питание, то обе трансформаторные подстанции рассматриваются как независимые источники питания. Питание от двух трансформаторных подстанций позволяет улучшить качество освещения путем выбора для питания рабочего освещения той из них, напряжение на шинах которой более постоянно.

Аналогичной разобранной выше схеме (рис. 2) является получившая большое распространение схема питания освещения от одной двухтрансформаторной подстанции.

Шины низшего напряжения двухтрансформаторных ТП разделяются на две секции по числу трансформаторов. Между секциями устанавливается секционный выключатель, позволяющий соединить обе секции в одну. Рабочее и аварийное освещения питаются от разных секций. Если трансформаторы ТП питаются от разных генераторов электростанции, то они являются независимыми источниками.

При аварии с одним трансформатором двухтрансформаторной подстанции он автоматически отключается и одновременно замыкается секционный выключатель, это называется автоматическим включением резерва, и тогда обе секции остаются под напряжением, получая питание от одного трансформатора, работающего с перегрузкой. При этом и рабочее и аварийное освещения остаются включенными.

На ряде промышленных предприятий с успехом применяется питание электрических нагрузок по схеме блока трансформатор — магистраль (рис. 3).

Схема питания осветительной установки при системе блока трансформатор - магистраль

Рис. 3. Схема питания осветительной установки при системе блока трансформатор — магистраль. 1 — трансформаторная подстанция, 2 — главная магистраль, 3 — разъединитель на перемычке между главными магистралями, 4 — вторичные магистрали, 5 — силовая нагрузка, 6 — рабочее освещение, 7 — аварийное освещение.

При такой схеме шины щитов низшего напряжения однотрансформаторных ТП, размещаемых в цехе, как бы удлиняются, образуя протяженные мощные питающие линии — главные магистрали (конструктивно выполняемые в виде магистральных шинопроводов).

Между главными магистралями двух соседних трансформаторных подстанций устанавливаются разъединители, играющие роль секционных выключателей схемы двухтрансформаторной ТП. От главной магистрали отходят вторичные магистрали меньшего сечения (распределительные шинопроводы).

На щитах низшего напряжения трансформаторной подстанции сохраняется небольшое количество линейных выключателей, один из которых может использоваться для питания рабочего освещения прилегающего к трансформаторной подстанции участка цеха. Аварийное освещение того же участка цеха в отличие от схемы рис. 2 может быть подключено ко вторичной магистрали соседней трансформаторной подстанции.

Недостатком такой схемы по сравнению со схемой, изображенной на рис. 2, является худшее качество напряжения, подаваемого на щиток аварийного освещения (большие колебания, вызванные пуском электродвигателей, и большие потери напряжения в питающих сетях). Если соседние трансформаторы получают питание от разных генераторов электростанции, то они являются независимыми источниками и тогда схема будет обладать высокой надежностью.

На рис. 1 — 3 групповые щитки рабочего и аварийного освещения присоединяются непосредственно к питающим линиям, отходящим от трансформаторных подстанций. На практике часто приходится устанавливать промежуточные магистральные щитки (МЩ).

Необходимость установки магистральных щитков вызывается стремлением уменьшить сечения питающих линий, создать возможность отключения отдельных линий для ремонта и сократить количество линий, отходящих от щита низшего напряжения трансформаторной подстанции.

Источник

Выполнение электрических осветительных сетей

date image2014-02-02
views image4724

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Для распределения электроэнергии электрическая осветительная сеть выполняется в виде электропроводки с установкой аппаратов автоматической защиты и коммутации.

Электропроводкой называется совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплением, поддерживающими, защитными конструкциями и деталями. Это определение согласно «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ) распространяется на все виды электропроводок (силовых, осветительных и вторичных цепей) напряжением до 1 кВ переменного и постоянного тока. Электропроводка может быть выполнена внутри зданий и сооружений, на наружных стенах, территориях предприятий, учреждений, микрорайонов, дворов, приусадебных участков, на строительных площадках с применением изолированных установочных проводов всех сечений, а также небронированных силовых кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в металлической, резиновой или пластмассовой оболочке с сечением фазных жил до 16мм 2 . (При сечении более 16 мм 2 —кабельные и воздушные линии).

Для выполнения осветительной сети в зависимости от её назначения и особенностей выполнения могут быть использованы различные виды электропроводок и различные элементы, входящие в её состав.

Открытой электропроводкой называется проводка, проложенная по поверхности стен, потолков, по фермам и другим строительным элементам зданий и сооружений, по опорам и т. п.

Скрытой электропроводкой называется проводка, проложенная внутри конструктивных элементов зданий и сооружений (в стенах, полах, фундаментах, перекрытиях, за непроходными подвесными потолками и т.д.).

Наружной электропроводкой называется электропроводка, проложенная по наружным стенам зданий и сооружений, под навесами и т. п., а также между зданиями на опорах (не более четырех пролетов длиной до 25 м каждый) вне улиц, дорог и т. п. Наружная электропроводка может быть открытой и скрытой.

Струной как несущим элементом электропроводки называется стальная проволока, натянутая вплотную к поверхности стены, потолка и т. п„ предназначенная для крепления к ней проводов, кабелей или их пучков.

Полосой как несущим элементом электропроводки называется металлическая полоса, закрепленная вплотную к поверхности стены, потолка и т. п., предназначенная для крепления к ней проводов, кабелей или их пучков.

Тросом как несущим элементом электропроводки называется стальная проволока или стальной канат, натянутые в воздухе и предназначенные для подвески к ним проводов, кабелей или их пучков.

Коробом называется закрытая полая конструкция прямоугольного или другого сечения, предназначенная для прокладки в ней проводов и кабелей. Короб служит защитой от механических повреждений проложенных в нем проводов и кабелей.

Читайте также:  Как измерить переменный ток ардуино

Лотком называется открытая конструкция, предназначенная для прокладки на ней проводов и кабелей. Лоток не является защитой от внешних механических повреждений, проложенных на нем проводов и кабелей. Лотки изготовливаются из несгораемых материалов.

Согласно требованиям ПУЭ коэффициент спроса (одновременности) для расчета групповой сети освещения здания и всех звеньев сети аварийного освещения следует принимать равным 1,0. Групповые линии сетей внутреннего освещения должны быть защищены предохранителями или автоматическими выключателями на рабочий ток не более 25 А.

Групповые линии, питающие газоразрядные лампы единичной мощностью 125 Вт и более, лампы накаливания до 42 В любой мощности и лампы накаливания напряжением выше 42 В единичной мощностью 500 Вт и более допускается защищать плавкими предохранителями или автоматическими выключателями на ток до 63 А. При этом ответвления от этих линий длиной до 3 м при любом способе прокладки и любой длины при прокладке в стальных трубах допускается не защищать аппаратами защиты.

Каждая групповая линия, как правило, должна содержать на фазу не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРИ, натриевых. В это число включаются также розетки.

Для групповых линий, питающих световые карнизы, панели и т. п., а также светильники с люминесцентными лампами, допускается присоединять до 50 ламп на фазу. Для линий, питающих многоламповые люстры, число ламп на фазу не ограничивается.

В жилых и общественных зданиях на однофазные группы освещения лестниц, этажных коридоров, холлов, технических подполий и чердаков допускается присоединять до 60 ламп накаливания, каждая из которых должна быть мощностью до 60 Вт.

В групповых линиях, питающих лампы мощностью 10 кВт и более, на каждую фазу должно присоединяться не более одной лампы.

Люминесцентные лампы должны применяться с пускорегулирующими аппаратами (ПРА), обеспечивающими индивидуальную компенсацию реактивной мощности до значения коэффициента мощности (cos j) не ниже 0.9. Для ламп ДРЛ, ДРИ и натриевых применима как групповая, так и индивидуальная компенсация реактивной мощности.

В осветительных сетях с газоразрядными лампами должны быть предусмотрены устройства для подавления радиопомех в соответствии с действующими положениями Министерства связи.

Питание светильника местного освещения без понизительного трансформатора допускается осуществлять при помощи ответвления от главных электрических цепей механизма или станка, обслуживаемого этим светильником. При этом, если номинальный ток плавкой вставки или расцепителя аппарата защиты главных цепей составляет не более 25 А, установка отдельного аппарата защиты для осветительной цепи необязательна.

Трансформаторы, питающие светильники напряжением 42 В н ниже, должны быть защищены со стороны высшего напряжения аппаратами защиты с номинальным током, по возможности близким к номинальному току трансформатора. Защита должна быть предусмотрена также на линиях, отходящих со стороны низшего напряжения. Если трансформаторы питаются отдельными групповыми линиями, то при питании одной линией не более трех трансформаторов установка аппаратов защиты со стороны высшего напряжения каждого трансформатора необязательна.

Сечение нулевых рабочих проводников трехфазных питающих и групповых сетей с лампами люминесцентными, ДРЛ, ДРИ и натриевыми должно выбираться:

§ Для участков сети, по которым проходит ток от ламп с компенсированными пускорегулировочными аппаратами, — по рабочему току наиболее нагруженной фазы. При этом для линий со смешанной нагрузкой (лампы накаливания и газоразрядные лампы) необходимое сечение нулевых рабочих проводников следует определять из суммы 90 % рабочего тока газоразрядных ламп и 30 % тока ламп накаливания для той фазы, в которой эта сумма имеет наибольшее значение.

§ Для участков сети, по которым проходит ток от ламп с некомпенсированными пускорегулировочными аппаратами,— близким к 50 %сечения фазного провода. Электропроводка к светильникам местного освещения напряжением выше 42 В должна выполняться в пределах рабочего места в трубах или в гибких металлорукавах.

На рис.4.1 приведена типовая схема электропитания осветительной сети переменного тока от трансформаторной подстанции с первичным напряжением 6 или 10 кВ и вторичным – 380/220 В.

Ввод в помещение осуществляется наружной магистральной линией напряжением

380/220 В, которая может быть воздушной или кабельной.

К вводному щиту помещения подключены по внутренним магистральным линиям (МЛ) осветительные и силовые щиты. В щитах устанавливают защитную и коммутирующую аппаратуру, в качестве которой используют автоматические выключатели, оснащённые соответствующими расцепителями, или комплекты предохранителей с выключателями.

Рис.4.1. Схема электропитания осветительного щита.

В помещениях опасных и особо опасных по условиям электробезопасности при применении напряжения 380/220 В светильники должны устанавливаться на высоте не менее 2,5 м и их конструкция должна исключать доступ к лампам без специального инструмента. При невозможности выполнения этих требований необходимо применять напряжение не более 42 В.

Однофазные группы светильников рекомендуется применять для небольших помещений с малым числом светильников небольшой мощности. В остальных случаях общее освещение выполняют трёхфазным с однофазными ответвлениями к отдельным группам светильников или в отдельные небольшие помещения.

Рекомендуется, чтобы в каждой однофазной группе было не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРИ, ДНаТ и розеток, или не более 75 люминесцентных ламп мощностью до 40 Вт или 60 ламп мощностью до 80 Вт включительно. Длина четырёх проводной группы, как правило, не должна превышать 80 м, трёх проводной – 60 м и двухпроводной – 35 м.

Выбор марки провода для проводки осветительной сети определяется условиями окружающей среды, назначением помещения, электро – и пожаробезопасностью, удобством монтажа и эстетическими требованиями. Способ прокладки должен обеспечивать надежность, долговечность, пожарную безопасность, экономичность и по возможности заменяемость проводов.

Открытые электропроводки должны прокладываться в местах, где исключена возможность их механических повреждений. Открытая прокладка незащищенных изолированных проводов со сгораемой изоляцией запрещена. Нельзя применять плоские провода во взрывоопасных помещениях и с химически агрессивной средой, по сгораемым основаниям, для зарядки подвесных светильников, в зрительных залах, клубах, на чердаках и при открытой прокладке. При скрытой прокладке плоских проводов под штукатуркой запрещается заделка проводов растворами, содержащими поташ, милонаф и другие вещества, которые могут разрушать изоляцию.

В общественных, административных, бытовых, лабораторных помещениях, как правило, используют скрытые электропроводки. В производственных и вспомогательных помещениях следует преимущественно применять открытую проводку, выполненную на тросах или тросовыми проводами, кабелями, шнурами и изолированными проводами с размещением на изоляторах, в лотках, коробах, трубах.

Сечения проводов и кабелей выбирают исходя из механической прочности, тока нагрузки и потери напряжения.

В процессе монтажа и эксплуатации электрические провода и кабели испытывают механические нагрузки, которые могут привести к обрыву токоведущих жил. Чтобы этого не произошло, ПУЭ ограничивает минимальное сечение проводов в зависимости от способов прокладки и материала токоведущих жил. Например, согласно ПУЭ в общем случае сечение жил проводов и кабелей, используемых для внутренней электропроводки, должно быть не менее 2,5 мм 2 для алюминиевых жил и 1 мм 2 для медных, а при прокладке на изоляторах — соответственно 4 мм 2 и 1,5 мм 2 .

Читайте также:  Постоянный электрический ток источники постоянного тока 8 класс

Источник

Параллельное и последовательное соединение проводников в электрической цепи

При монтаже электрических цепей в электротехнике применяют последовательное и параллельное соединение проводников. От выбранного способа соединения источников и потребителей в значительной мере зависят рабочие параметры подключенного оборудования. Поэтому особенности обоих методов построения схемы обязательно должны учитываться при проектировании электроцепей.

Параллельное и последовательное подключение проводов в электроцепи: обложка

Что такое параллельное соединение проводников

При данном способе в составе схемы в крайних точках соединяются начала и концы всех нагрузок, подключенных к источнику электротока. Сами же нагрузки размещаются параллельно по отношению друг к другу. Количество подключенных по такой схеме компонентов не ограничивается. Схема используется во многих сферах, позволяя решать разные задачи компоновки сетей. Например, часто задействуют параллельное соединение аккумуляторов.

Включение параллельной цепи

При контрольном измерении значения вольтажа электроприборов вольтметр будет показывать одинаковые величины. Это означает, что электронапряжение на каждой нагрузке будет равняться общей величине вольтажа, действующего в электрической цепи.

Схема и формулы параллельного соединения приборов

Особенностью схемы параллельного соединения можно назвать разветвление цепи. В месте разветвления происходит деление заряда с направлением его частей по отдельной линии к соответствующему проводнику. Поэтому общая величина тока будет равна суммарному значению токов на каждой из включенных нагрузок.

Совокупное электрическое сопротивление всей электроцепи имеет меньшее абсолютное значение, по сравнению с каждым из приборов.

Что такое последовательное соединение проводников

Суть этого способа заключается в том, что компоненты цепи подключаются друг к другу поочередно. Первый проводник одним проводом подключается к источнику питания. Второй его провод соединяется со вторым проводником, от которого идет конец на третий проводник и т.д., пока цепь не будет замкнута. Классическим примером последовательной электроцепи можно назвать подключение лампочек в гирлянде.

Выключенное последовательное соединение

Ток проходит по цепи приборов, состоящей из резисторов, ламп или других нагрузок, протекая через каждый включенный в электроцепь прибор. В собранной таким способом цепи отсутствует эффект деления и накопления заряда на разных ее участках. Соответственно, физическая величина ампеража будет на всех участках одинаковой.

Схема последовательного соединения

Совокупное электросопротивление всех последовательно соединенных нагрузок, приборов и устройств любого типа равняется сумме их индивидуальных сопротивлений. Таким образом, его значение прямо зависит от количества подключенных приборов и их параметров.

Аналогично рассчитывается и совокупный вольтаж. Он равняется сумме напряжений, действующих на каждом отдельном электроприборе.

Разница между последовательным и параллельным соединением, преимущества и недостатки

Принципиальные отличия между последовательным и параллельным соединение проводников по ключевым электротехническим параметрам приведены в таблице:

Параметр/тип соединения Последовательное Параллельное
Электросопротивление Равняется сумме электросопротивлений всех электропотребителей. Меньше значения электросопротивления каждого отдельного из подключенных электроприборов.
Напряжение Равняется совокупному вольтажу всех электропотребителей. Одинаковая величина на всех участках электроцепи.
Сила тока Одинаковая величина на всех участках электроцепи. Равняется совокупному значению токов на каждом из приборов.

Сравнение свечения ламп при разном соединении

Плюсы и минусы последовательного соединения

Основными преимуществам электроцепей из последовательно соединенных приборов являются их следующие особенности:

  • простота проектирования и построения схемы;
  • низкая стоимость комплектации;
  • возможность подключения приборов, рассчитанных на меньшее рабочее напряжение, по сравнению с номинальным напряжением сети;
  • выполнение функции регулирования тока – обеспечивает равномерные нагрузки на все приборы.

Аккумуляторы соединенные последовательно

Однако у этого способа компоновки электросхемы есть и серьезные недостатки. Главным из них является ненадежность цепи из последовательно соединенных проводников. При выходе из строя любого из подключенных приборов, происходит отключение всей цепи.

Лампочки соединенные в цепь. Одна перегорела

Кроме того, минусом является снижение напряжения при увеличении количества подключенных потребителей. Примером может служить последовательное соединение нескольких ламп. Чем больше осветительных приборов подключено таким способом к источнику электропитания, тем менее яркий свет они будут давать.

Плюсы и минусы параллельного соединения

При использовании параллельного соединения проводников обеспечиваются такой набор преимуществ:

  • стабильность напряжения на электроприборах, вне зависимости от их числа;
  • возможность включения или отключения отдельных участков в нужный момент без нарушения работы всей электроцепи;
  • надежность – при выходе одного или нескольких компонентов из строя сама электроцепь продолжает сохранять работоспособность.

Аккумуляторы подключенные параллельно

Недостатком является более сложный расчет и сложная схема, использование которой повышает стоимость комплектации электросети.

Закон Ома для участка цепи

Одним из ключевых электротехнических законов можно назвать закон Ома для участка цепи. Именно этим законом объясняются отличия, которые существуют для параллельного и последовательного соединения проводников.

Формулируется он таким образом:

Записывается он следующей формулой:

I = U/R, где

I – сила тока, (А);

U – вольтаж, (В);

R – электросопротивление, (Ом).

Закон Ома. Человечки толкают, сопротивление сжимает

Смешанное соединение проводников в электрической цепи

На практике сборку электроцепей, как правило, проводят таким метод, который предусматривает смешанное соединение проводников. Это комбинированное решение, которое сочетает оба способа. Обычно для монтажа основной сети используют параллель, а отдельные потребители при необходимости объединяют в последовательную сеть.

Смешанное соединение, резисторы и формулы расчета

При расчете и сборке смешанных соединений сопротивлений обязательно должны учитываться особенности, преимущества и недостатки обоих методов подключения. В ходе проектирования, схему целесообразно разбить на отдельные части и выполнить расчет в по физическим законам, которые справедливы для последовательного и параллельного соединения. После этого, составные части объединяют в единую схему.

Как соединить вольтметр и амперметр в цепь

К числу основных электротехнических параметров относятся сила тока и вольтаж. Для контроля этих величин используют приборы – амперметры и вольтметры. Требования по подключению этих приборов в цепь определяются, исходя из законов, которые действуют для последовательного и параллельного соединения.

Схема подключенного вольтметра и амперметра

Для измерения величины тока производится включение амперметра в цепь строго последовательно с рабочей нагрузкой. Важно, чтобы сопротивление самого прибора было минимальным, чтобы не допустить его влияние на работу электрооборудования. Если амперметр подключить параллельно, это приведет к выходу амперметра из строя.

Для измерения напряжения вольтметр в цепь подключается строго параллельно источнику или приемнику тока. Сам измерительный прибор должен иметь довольно высокое собственное сопротивление. Это требуется, чтобы при измерении можно было пренебречь величиной тока, который отбирается через вольтметр.

Применение параллельного и последовательного соединения в электротехнике

Параллельное соединение активно применяется для монтажа проводки и цепей в различных видах электрического оборудования и приборов. Оно дает возможность подключить электрические устройства к электросети независимо друг от друга.

Подключенные электроприборы и лампочки в квартире по разной схеме подключения

Последовательное соединение используют, когда нужно обеспечить включение и отключение определенных приборов. Именно по этой схеме подсоединяются выключатели и тумблеры. Также схема хорошо подходит в тех случаях, когда необходимо сформировать электроцепь из потребителей с малым значением номинального напряжения.

Простая схема подключения с тумблером

При параллельном соединении конденсаторов совокупная емкость равняется сумме емкостей каждого полупроводника. В случае применения последовательного соединения конденсаторов, результирующая емкость уменьшается вдвое. Это свойство также используется при формировании электроцепей.

Последовательное соединение проводников: видео

Параллельное соединение проводников: видео

Способы соединения резисторов, решение задачи смешанного соединения проводников: видео

Источник