Последовательное параллельное и смешанное соединение: Последовательное, параллельное и смешанное соединения электрических сопротивлений и источников э. д. с.

Содержание

Последовательное, параллельное и смешанное соединения электрических сопротивлений и источников э. д. с.

Различают последовательное, параллельное и смешанное соединения электрических сопротивлений и других потребителей электрической энергии.

На рис. 1 показано последовательное соединение генератора Г и трех электрических сопротивлений (r1, r2, r3).

При последовательном соединении электрических сопротивлений во всех сопротивлениях проходит один и тот же ток, так как сопротивления включаются одно за другим.

Рис.1. Последовательное соединение генератора Г и трех электрических сопротивлений


На рис. 2 изображено параллельное соединение трех электрических ламп с сопротивлениями r1, r2, r3 и одного реостата, сопротивление которого r4; соединение изображено упрощенной (слева) и развернутой (справа) схемами.

Рис.2.Параллельное соединение трех электрических ламп и одного реостата


При параллельном соединении сопротивлений падение напряжения во всех сопротивлениях одинаково, а ток в каждом сопротивлении (ветви) определяется только величиной сопротивления данной ветви.

Смешанным называется соединение сопротивлений, в котором имеются сопротивления, включенные последовательно и параллельно друг другу.

В схеме, показанной на рис. 3, группа, состоящая из трех параллельно включенных сопротивлений (r1, r2, r3), соединена последовательно с группой, состоящей из двух параллельно включенных сопротивлений (r4 и r5).

Рис.3.Группа из трех параллельно включенных сопротивлений соединена последовательно с группой из двух параллельно включенных сопротивлений.


Группу сопротивлений, образующую последовательное, параллельное или смешанное соединение, при расчетах заменяют эквивалентным сопротивлением. Величина этого сопротивления выбирается такой, что ток во всех остальных элементах схемы (сопротивлениях, генераторах и т. д.), не входящих в это соединение, остается неизменным.

Эквивалентное сопротивление последовательного соединения равно сумме всех сопротивлений, входящих в соединение. Это очевидно, так как включая последовательно сопротивления, мы тем самым затрудняем прохождение электрического тока в цепи.

Определим эквивалентное сопротивление параллельно включенных сопротивлений. Так как каждая новая параллельная ветвь создает для тока дополнительный путь, то тем самым электрическая проводимость будет увеличиваться по мере присоединения новых ветвей, и чем больше будет отдельных ветвей, тем больше будет электрическая проводимость соединения.

Эквивалентная электрическая проводимость параллельного соединения сопротивления равна сумме электрических проводимостей каждой ветви

Если все ветви соединения имеют сопротивления одинаковой величины rn, а число ветвей равно n, то в соответствии с последней формулой имеем Последовательным соединением нескольких источников э. д. с., например, гальванических элементов или генераторов, называется такое соединение, при котором положительный полюс первого соединяют с отрицательным полюсом второго, положительный полюс второго — с отрицательным полюсом третьего и т. д. (рис. 4).

Электродвижущая сила батареи последовательно соединенных элементов равна сумме электродвижущих сил отдельных элементов, а эквивалентное внутреннее сопротивление равно сумме их внутренних сопротивлений.

Параллельным соединением нескольких источников э. д. с. (например, гальванических элементов) называется такое, при ко-тором соединяют в один общий полюс все положительные полюсы элементов, а в другой — все отрицательные.

Соединять параллельно можно только элементы (или другие источники э. д. с.) с одинаковыми электродвижущими силами, так как неравенство последних приводит к возникновению токов, идущих от элементов с большой электродвижущей силой к элементам с меньшей электродвижущей силой. Эти токи не поступают во внешнюю цепь, т. е. связанная с ними энергия расходуется только на нагрев элементов и соединяющих элементы проводов.

На рис. 5 показано параллельное соединение трех элементов. Стрелками обозначено направление токов в каждом элементе и в общей (внешней) цепи.

Эквивалентное внутреннее сопротивление батареи элементов (или других источников тока) рассчитывается по тем же формулам, что и эквивалентное сопротивление соединенных параллельно сопротивлений.

Возможно и смешанное соединение источников э.

д. с. Соединяя источники э. д. с. параллельно друг другу и соединяя образовавшиеся группы последовательно, можно получить соединение, обладающее любой электродвижущей силой при любом значении эквивалентного внутреннего сопротивления.

Рис. 6


При замене одного источника несколькими такими же, включенными параллельно, напряжение на нагрузке меньше зависит от сопротивления нагрузки. Отсюда следует, например, что если яркость свечения ламп при одном источнике э. д. с. будет сильно колебаться при изменении числа ламп, включенных в сеть (параллельно), то при включении достаточного числа источников э. д. с. параллельно друг другу яркость включенных в сеть ламп практически не будет зависеть от числа ламп.

Соединение смешанное — Энциклопедия по машиностроению XXL

Производственные сточные воды по их составу можно разделить на три группы содержащие преимущественно минеральные загрязнения, органические соединения, смешанные загрязнения (органические и минеральные).
[c.278]
Рис. 21. Системы с последовательным (а), параллельным (б) и смешанным соединением элементов (в)

Система со смешанным соединением элементов, в которой часть элементов соединены последовательно, а часть параллельно (рис. 21, в). В этом случае надежность всей системы будет  
[c.80]

В смешанных (параллельно-последовательных) алгоритмах сначала выделяется начальное множество элементов, которые обладают существенными для данной задачи свойствами (число внешних соединений, внутренняя связность, функциональная завершенность). Далее. эти элементы распределяют по узлам, что в ряде случаев позволяет получить более равномерные характеристики узлов. Данные алгоритмы являются более сложными, чем последовательные и итерационные, и поэтому применяются в задачах со специальными требованиями.

[c.28]

Сернистый газ дает смешанные окисные и сернистые соединения по реакции  [c.254]

Возможен и смешанный подход, использующий и команды и структуры данных, а также команд. Уровень структуризации зависит от изображаемого объекта. Если необходимо, например, изобразить кривую переходного процесса ЭМП, то в этом случае трудно выделить какую-либо структуру (все точки кривой равноправны). Наиболее просто такое изображение описать последовательностью точек кривой. Если же изображается конструкция ЭМП или ее узел, то структуризацию можно осуществить путем декомпозиции на элементы и соединения между ними, например в соответствии с иерархической схемой (см. рис. 6.4).  

[c.175]

Смешанное соединение механизмов часто встречается в приводах вычислительных систем и других устройствах. Рассмотрим  [c.84]

Аналогичным способом можно определить кпд любого смешанного соединения механизмов.  [c. 85]

В приборах и ЭВМ сложные электромеханические системы состоят из элементов, которые соединяются между собой последовательным, параллельным или смешанным способом. В теории надежности под последовательным основным соединением понимают такое, при котором отказ любого элемента приводит к отказу системы в целом. При параллельном соединении отказ системы наступает только при отказе всех элементов.  

[c.174]

Р1з этих выражений видно, что при параллельном соединении элементов надежность системы выше надежности составляющих элементов. При смешанном соединении элементов системы при наличии взаимного влияния отказов на надежность остающихся работоспособных элементов выражения для подсчета надежности системы будут сложнее.  [c.175]

Машины представляют собой последовательное, параллельное или смешанное соединение механизмов. В свою очередь, в цепи механизмов от входного к выходному звену кинематические пары располагают подобным же образом.

Расположение механизмов в силовом потоке машины от ведущего к ведомому звену влияет на КПД. Потери в каждом механизме, в свою очередь, зависят от расположения кинематических пар в этом потоке.  [c.322]


Зависимости (26.28) и (26.29) справедливы для механизма с одним сателлитом. Для дифференциального механизма с двумя сателлитами (рис. 26.10, а) и входными звеньями / и 5, к которым подводятся вращающие моменты и Тд, последовательность расположения кинематических пар в соответствии с энергетическим потоком существенно изменяется (рис. 26.10, б). По формуле (26.9) для смешанных соединений, заменив работу А на мощность Р, в этом случае можно записать  
[c.330]

Весьма удачным решением задачи получения превосходных в оптическом отношении и сравнительно недорогих систем являются смешанные системы, где зеркальная оптика сочетается с линзовой, приводя к весьма полному устранению ряда вредных аберраций. Наиболее совершенной системой этого рода являются менисковые системы Д. Д. Максутова (рис. 14.19), где отражательное сферическое зеркало В сочетается с мениском М (см. 77), также ограниченным сферическими поверхностями. Применяя соответственно рассчитанный мениск так, чтобы его аберрации компенсировали аберрации зеркала, удается получить систему, главные аберрации которой во много раз меньше соответствующих аберраций линзовой системы того же относительного отверстия. Так, по данным Д. Д. Максутова, при относительном отверстии 1 5 у менисковой системы сферическая аберрация меньше в 11 раз, кома — в 11 раз, сферохроматическая аберрация — в 124 раза, вторичный спектр — в 640 раз и хроматизм увеличения — в 3,8 раза, чем у эквивалентного линзового объектива. Эти огромные преимущества в соединении с относительной простотой расчета и изготовления (сферические поверхности ) делают менисковые системы замечательным дости-  [c.335]

Основная смешанная задача в такой постановке соответствует случаю п жестко соединенных штампов.[c.158]

Жесткость систем с параллельным, последовательным и смешанным соединением упругих элементов удобно определять, пользуясь следующими известными положениями.  [c.378]

Если в системе смешанное соединение упругих элементов (рис. 218, г), часть которых с жесткостями С соединены параллельно, а часть — с жесткостями С/ соединены последовательно, то жесткость системы  [c.379]

При расчете ударяемых систем с параллельным, последовательным или смешанным соединением элементов жесткость системы С можно определять соответственно по формулам (221), (222),  [c.401]

Дислокационную линию можно рассматривать или как плавно искривляющуюся в пространстве, или состоящую из ряда прямолинейных отрезков. В последнем случае при недостаточно большом увеличении эти отрезки будут казаться нам плавной линией смешанной дислокации, состоящей из прямолинейных участков краевой и винтовой дислокаций. Точки В, С, D, Е (рис. 68) соединения прямолинейных участков называются особыми точками. Если особые точки находятся ча малом расстоянии друг от друга [ВС, DEx. (1—2)Ь], то, как и ра-  [c.124]

В виде простейших механических моделей (см. рис. 260), последовательное параллельное и смешанное соединение которых образует модели сред со сложной реологией. Не рассматривая сложных реологических моделей их основных уравнений, отметим следующие представления, полученные для процессов пластического деформирования при обработке давлением.  [c.483]

Пусть в жидком состоянии оба компонента смешиваются в произвольных отношениях, а в твердом — не смешиваются, но образуют химическое соединение. Диаграмма состояния показана на рис. 7.12. Прямая DE определяет состав химического соединения точки В н G соответствуют температурам тройных точек, где находятся в равновесии смешанная жидкая фаза, твердые химические соединения и твердая фаза одного из чистых компонентов. В области DBE вещество суш,ествует в виде смешанной жидкой фазы и твердого химического соединения, в области, расположенной ниже прямой СВЕ, — в виде смеси твердого химического соединения и одного из чистых твердых компонентов. Затвердевание жидкости заканчивается в эвтектической точке В или G. На рис. 7.13 изображена диаграмма для веществ, полностью растворимых как в жидкой, так и в твердой фазе. Пограничная кривая описывает зависимость температуры плавления от состава раствора.  [c.501]


Ингибиторы могут быть органическими и неорганическими соединениями В зависимости от pH среды, в которой применяются ингибиторы, они подразделяются на кислотные, щелочные и нейтральные. С точки зрения условий, в которых они применяются, выделяют летучие ингибиторы и ингибиторы для растворов. По механизму действия ингибиторы могут быть анодными, катодными и ингибиторами смешанного действия (анодного и катодного).  [c.26]

Основываясь на том, что,изменяя скорость коррозионного процесса, ингибиторы должны влиять на кинетику электрохимических реакций, У.Р. Эванс классифицировал все ингибиторы на анодные, катодные и смешанные, имея в виду, что первые замедляют анодную реакцию, вторые — катодную, а третьи — обе реакции одновременно. Такое деление ингибиторов часто применяют к неорганическим соединениям в водных средах.  [c.141]

Общий к. п. д. составного механизма зависит от количества, способа соединения и величины частных к. п. д. элементарных механизмов, образующих составной механизм. Составные механизмы образуются последовательным, параллельным или смешанным соединением элементарных механизмов.  [c.71]

При смешанном соединении механизмов по схеме, показанной на рис. 3.7, в, общий к. п. д. их  [c.73]

При рассмотрении трения скольжения различают следующие его виды чистое трение, возникающее на поверхностях, освобожденных от адсорбированных пленок или химических соединений сухое трение, возникающее при отсутствии смазки и загрязнений между поверхностями граничное трение, получающееся тогда, когда поверхности разделены слоем смазки незначительной величины (не более 0,1 мк) жидкостное трение, при котором поверхности полностью разделены слоем смазки полусухое трение — смешанное трение, одновременно сухое и граничное полужидкостное трение — одновременно жидкостное и граничное или жидкостное и сухое.[c.78]

При смешанном соединении упругих связей общее решение задачи о приведении параметров упругости недостижимо, вследствие чего к параллельным цепям следует применять формулу (5.71), а к последовательным — формулу (5.68).  [c.103]

Встречаются три вида соединений отдельных элементов механизма, машины или поточной линии последовательное, параллельное и смешанное.  [c.337]

К.п.д. при смешанном соединении (рис. 10.4). Смешанное соединение распадается на отдельные участки цепей, имею-  [c.338]

Рис. 10.4. К расчету к. п. д. при смешанном соединении
Особенно хорошее совпадение рассчитанных и измеренных значений дают формулы для относительной диэлектрической проницаемости формулы для tg б дают приближенные значения. Для бумаг более толстых, из более толстых волокон, с меньшей плотностью (меньше 900 кг/м ) лучшие результаты дают формулы, выведенные из схемы смешанного соединения волокон и пор — последовательно-параллельного. Эти формулы отличаются большой сложностью.  [c.170]

В работе [70] проанализирован фазовый состав соединений, формирующих защитную медную пленку, при работе стальных образцов в среде высокоминерализованных растворов с медьсодержащими добавками (одна из модификаций избирательного переноса). Установлено, что исследуемая пленка состоит из трех слоев непосредственно к металлу примыкают,соединения железа (подложка) типа РсгОзНаО, Ре(0Н)2, РеОС1, затем промежуточный слой, представленный соединением смешанного типа [Си—Mg] и [Си—Ре], и далее группа соединений меди, образующих слой регенерации. Соединения, входящие, в состав пленки, сильно аморфизированы, обладают однотипной- гексагональной симмет- I рией решетки и пластинчатым габитусом, поэтому они кристалло- химически и структурно аналогичны, что свидетельствует о возможности закономерного фазового срастания их при формировании непрерывного защитного слоя (пленки), легкого смещения таких пластинчатых слоев, т. е. способности легко воспринимать деформацию.[c.102]

Для повышения надежности станков и автоматических станочных систем целесообразно осуществлять следующее 1) оптимизацию сроков службы наиболее дорогостоящих механизмов и деталей станков на основе статистических данных и тщательного анализа с использованием средств вычислительной техники 2) обеспечение гарантированной точностной надежности станка и соответствующей износовой долговечности ответственных подвижных соединений — опор и направляющих 3) применение материалов и различных видов термической обработки, обеспечивающих высокую стабильность базовых деталей несущей системы на весь срок службы станка 4) замену в ответственных соединениях смешанного трения жидкостным трением на основе применения опор и направляющих с гидростатической и гидродинамической, а также с воздушной смазками 5) применение в наиболее ответственных случаях при использовании сложных систем автоматического станочного оборудования принципа резервирования, резко повышающего безотказность системы 6) распространение в станках профилактических устройств обнаружения и предупреждения возможных отказов по наиболее вероятным причинам.[c.31]

Химические -свойства глицерина обусловливаются наличием у него трех спиртовых групп — двух первичных и одной вторичной. Таким образом он лех ко образует глицераты, сложные эфиры, при окислении дает альдегиды, кетоны, кислоты, соединения смешанных функций, т. е. одновременно имеющих альдегидные и ке-тонные, спггртовые и кислотные н тому подобные свойства. При нагревании глицерша с водоотнимающими средствами образуется непредельный альдегид — акролеин. Подпобно о свойствах глицерина см. специальные курсы органической химии.  [c.211]


Другим важным методом, используемым для введения вакансий в кристалл, является добавление примесных атомов с валентностью, отличающейся от валентности соответствующих атомов самого кристалла. Эта система на самом деле представляет собой твердый раствор двух соединений. Смешанные кристаллы Ag l— d l2 с малым количеством d lg показаны на рис. 27. В этой системе ионы занимают  [c.57]

Система железо — кислород. Железо может проявлять в своих соединениях степень окисления от -(-6 до +2. Оксид РеОз, образованный ковалентными полярными связями, обладает кислотными свойствами, неустойчив и при сварке образоваться не может. Оксид Ге Оз — соединение со смешанными связями, ам-фотерное — образует соли (ферриты). В природе РегОз встречается в виде железной руды — гематита, или если он гидратирован, то в виде (РезОз-НгО), бурого железняка или гетита.  [c.320]

С высоким пусковым моментом, большим числом включений в час и регулироианием сио- рости Двигатели постоянного тока последовЭ тельного или смешан кого возбуждения, иногда с искусственными схемами соединения обмоток, а также системы с регулируемым напряжением 1ЮСтоя иного тока Механизмы подъема и передвижения кранов S большой производитель- ности и точности, вело- 1 могательные металлур- i гические механизмы, 1 электрическая тяга  [c. 126]

При смешанном соединении, механизмов (рис. 26.1, в) рассматривают отдельные участки цепей, имеющих последовательный или параллельный характер соединения, КПД которых рассчйтыва-  [c.323]

Гетеродесмические структуры, в отличие от гомодесмических, всегда являются координационно-неравными. В зависимости от к или т различают островные (k=3), цепные (k = 2) и слоистые (й=1) структуры, причем островные и координационно-равные не всегда надежно различимы. Примером островных структур являются молекулярные соединения с конечными молекулами, содержащие изолированные комплексы металлов и т. д. Примерами цепных структур могут служить кристаллические полимеры, например элементарный селен, силикаты типа асбеста и т. д. Представителями слоистых структур являются графит, содержащий плоские гексагональные сетки атомов углерода, слоистые силикаты. Встречаются также структуры с координацией смешанного типа.  [c.162]

Виды интерфейсов подразделяют по способу соединения СИА-компонентов системы (структуре) магистральные, радиальные,цепочечные, смешанные (рис. 8.2). По способу передачи интерфей-  [c.189]

К. п. д. механизмов, соединенных друг с другом. Сложные механизмы образуются последовательным, параллельным или смешанным соединением простых механизмов. На рис. 1.53, а схематично показано последовательное соединение п механизмов с коэффициентами полезного действия т)1, т]2,. .., т]п- Первый механизм затрачивает работу движущих сил и совершает полезную работу А , при этом Лг = Ц1А1. Второй механизм затрачивает работу Лг и совершает полезную /13 = 112/12=111112/11. Продолжая подобные рассуждения, получим выражение для полезной работы п-го механизма Л = 7117]271з. ..11 /11. Общий к. п. д. всей цепи механизмов будет  [c.86]


Смешанное соединение сопротивлений объединяет в себе параллельное и последовательное соединение проводников

Смешанное соединение сопротивлений объединяет в себе последовательное и параллельное соединение, которые мы рассматривали в других статьях. Схема смешанного соединения сопротивлений, изображенная на рисунке:

может служить примером такого соединения. В этой цепи имеются два последовательно соединенных участка: участок АБ, состоящий из одного сопротивления R1 и участок БВ, состоящий из двух па­раллельных ветвей, состоящих из двух последовательно соединенных сопротивлений R2 и R3, и одного параллельного им R4. На второй части рисунка видим схему после расчетов параллельного участка цепи RБВ (общее сопротивление смешанного участка цепи).

Так как одна параллельная ветвь имеет сопротивление R4, а вторая R2 + R3 , то сопротивление участка БВ:

RБВ = R4 (R2 + R3) / R4 + (R2 + R3)

А общее сопротивление всей цепи:

RАГ = R1 + RБВ = R1 + R4 (R2 + R3) / R4 + (R2 + R3)
Пример:
Определить токи во всех участках цепи и напряжение на параллельных ветвях, если напряжение на зажимах цепи UАГ = 450 в, а сопротивления R1 = 3,3 ом; R2= 70 ом; R3 = 10 ом; R4 = 40 ом.

Общее сопротивление цепи:

R =  R1 + R4 (R2 + R3) / R4 + R2 + R3 = 3,3 + 40(70 + 10) / 40 + 70 + 10 = 30 ом
Ток в неразветвленном участке цепи:

I1 = UАГ / R = 450 / 30 = 15 a.

Напряжение на параллельных ветвях:
UБВ = UАГ — I1R1 = 450 — 15 х 3,3 = 400 в.

Токи в цепях:
I2 = UБВ / R2 + R3 = 400 / 70 + 10 = 5 а;
I4 = UБВ / R4 = 400 / 40 = 10 а

Как рассчитать последовательное и параллельное соединение вместе. Как найти сопротивление последовательной и параллельной цепей

При решении задач принято преобразовывать схему, так, чтобы она была как можно проще. Для этого применяют эквивалентные преобразования. Эквивалентными называют такие преобразования части схемы электрической цепи, при которых токи и напряжения в не преобразованной её части остаются неизменными.

Существует четыре основных вида соединения проводников: последовательное, параллельное, смешанное и мостовое.

Последовательное соединение

Последовательное соединение – это такое соединение, при котором сила тока на всем участке цепи одинакова. Ярким примером последовательного соединения является старая елочная гирлянда. Там лампочки подключены последовательно, друг за другом. Теперь представьте, одна лампочка перегорает, цепь нарушена и остальные лампочки гаснут. Выход из строя одного элемента, ведет за собой отключение всех остальных, это является существенным недостатком последовательного соединения.

При последовательном соединении сопротивления элементов суммируются.

Параллельное соединение

Параллельное соединение – это соединение, при котором напряжение на концах участка цепи одинаково. Параллельное соединение наиболее распространено, в основном потому, что все элементы находятся под одним напряжением, сила тока распределена по-разному и при выходе одного из элементов все остальные продолжают свою работу.

При параллельном соединении эквивалентное сопротивление находится как:

В случае двух параллельно соединенных резисторов

В случае трех параллельно подключенных резисторов:

Смешанное соединение

Смешанное соединение – соединение, которое является совокупностью последовательных и параллельных соединений. Для нахождения эквивалентного сопротивления нужно, “свернуть” схему поочередным преобразованием параллельных и последовательных участков цепи.


Сначала найдем эквивалентное сопротивление для параллельного участка цепи, а затем прибавим к нему оставшееся сопротивление R 3 . Следует понимать, что после преобразования эквивалентное сопротивление R 1 R 2 и резистор R 3 , соединены последовательно.

Итак, остается самое интересное и самое сложное соединение проводников.

Мостовая схема

Мостовая схема соединения представлена на рисунке ниже.



Для того чтобы свернуть мостовую схему, один из треугольников моста, заменяют эквивалентной звездой.

И находят сопротивления R 1 , R 2 и R 3 .

Отдельные проводники электрической цепи могут быть соединены между собой последовательно, параллельно и смешанно. При этом последовательное и параллельное соединение проводников являются основными видами соединений, а смешанное соединение это их совокупность.

Последовательным соединением проводников называется такое соединение, когда конец первого проводника соединен с началом второго, конец второго проводника соединен с началом третьего и так далее (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема последовательного соединения проводников

Общее сопротивление цепи, состоящее из нескольких последовательно соединенных проводников, равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

r = r 1 + r 2 + r 3 + … + r n .

Ток на отдельных участках последовательной цепи везде одинаков:

I 1 = I 2 = I 3 = I .

Видео 1. Последовательное соединение проводников

Пример 1. На рисунке 2 представлена электрическая цепь, состоящая из трех последовательно включенных сопротивлений r 1 = 2 Ом, r 2 = 3 Ом, r 3 = 5 Ом. Требуется определить показания вольтметров V 1 , V 2 , V 3 и V 4 , если ток в цепи равен 4 А.

Сопротивление всей цепи

r = r 1 + r 2 + r 3 = 2 + 3 + 5 =10 Ом.

Рисунок 2. Схема измерения напряжений на отдельных участках электрической цепи

В сопротивлении r 1 при протекании тока будет падение напряжения:

U 1 = I × r 1 = 4 × 2 = 8 В.

Вольтметр V 1 , включенный между точками а и б , покажет 8 В.

В сопротивлении r 2 также происходит падение напряжения:

U 2 = I × r 2 = 4 × 3 = 12 В.

Вольтметр V 2 , включенный между точками в и г , покажет 12 В.

Падение напряжения в сопротивлении r 3:

U 3 = I × r 3 = 4 × 5 = 20 В.

Вольтметр V 3 , включенный между точками д и е , покажет 20 В.

Если вольтметр присоединить одним концом к точке а , другим концом к точке г , то он покажет разность потенциалов между этими точками, равную сумме падений напряжения в сопротивлениях r 1 и r 2 (8 + 12 = 20 В).

Таким образом, вольтметр V , измеряющий напряжение на зажимах цепи и включенный между точками а и е , покажет разность потенциалов между этими точками или сумму падений напряжения в сопротивлениях r 1 , r 2 и r 3 .

Отсюда видно, что сумма падений напряжения на отдельных участках электрической цепи равна напряжению на зажимах цепи.

Так как при последовательном соединении ток цепи на всех участках одинаков, то падение напряжения пропорционально сопротивлению данного участка.

Пример 2. Три сопротивления 10, 15 и 20 Ом соединены последовательно, как показано на рисунке 3. Ток в цепи 5 А. Определить падение напряжения на каждом сопротивлении.

U 1 = I × r 1 = 5 ×10 = 50 В,
U 2 = I × r 2 = 5 ×15 = 75 В,
U 3 = I × r 3 = 5 ×20 = 100 В.

Рисунок 3. К примеру 2

Общее напряжение цепи равно сумме падений напряжений на отдельных участках цепи:

U = U 1 + U 2 + U 3 = 50 + 75 + 100 = 225 В.

Параллельное соединение проводников

Параллельным соединением проводников называется такое соединение, когда начала всех проводников соединены в одну точку, а концы проводников – в другую точку (рисунок 4). Начало цепи присоединяется к одному полюсу источника напряжения, а конец цепи – к другому полюсу.

Из рисунка видно, что при параллельном соединении проводников для прохождения тока имеется несколько путей. Ток, протекая к точке разветвления А , растекается далее по трем сопротивлениям и равен сумме токов, уходящих от этой точки:

I = I 1 + I 2 + I 3 .

Если токи, приходящие к точке разветвления, считать положительными, а уходящие – отрицательными, то для точки разветвления можно написать:

то есть алгебраическая сумма токов для любой узловой точки цепи всегда равна нулю. Это соотношение, связывающее токи в любой точке разветвления цепи, называется первым законом Кирхгофа . Определение первого закона Кирхгофа может звучать и в другой формулировке, а именно: сумма токов втекающих в узел электрической цепи равна сумме токов вытекающих из этого узла.

Видео 2. Первый закон Кирхгофа

Обычно при расчете электрических цепей направление токов в ветвях, присоединенных к какой либо точке разветвления, неизвестны. Поэтому для возможности самой записи уравнения первого закона Кирхгофа нужно перед началом расчета цепи произвольно выбрать так называемые положительные направления токов во всех ее ветвях и обозначить их стрелками на схеме.

Пользуясь законом Ома, можно вывести формулу для подсчета общего сопротивления при параллельном соединении потребителей.

Общий ток, приходящий к точке А , равен:

Токи в каждой из ветвей имеют значения:

По формуле первого закона Кирхгофа

I = I 1 + I 2 + I 3

Вынося U в правой части равенства за скобки, получим:

Сокращая обе части равенства на U , получим формулу подсчета общей проводимости:

g = g 1 + g 2 + g 3 .

Таким образом, при параллельном соединении увеличивается не сопротивление, а проводимость .

Пример 3. Определить общее сопротивление трех параллельно включенных сопротивлений, если r 1 = 2 Ом, r 2 = 3 Ом, r 3 = 4 Ом.

Пример 4. Пять сопротивлений 20, 30 ,15, 40 и 60 Ом включены параллельно в сеть. Определить общее сопротивление:

Следует заметить, что при подсчете общего сопротивления разветвления оно получается всегда меньше, чем самое меньшее сопротивление, входящее в разветвление.

Если сопротивления, включенные параллельно, равны между собой, то общее сопротивление r цепи равно сопротивлению одной ветви r 1 , деленному на число ветвей n :

Пример 5. Определить общее сопротивление четырех параллельно включенных сопротивлений по 20 Ом каждое:

Для проверки попробуем найти сопротивление разветвления по формуле:

Как видим, ответ получается тот же.

Пример 6. Пусть требуется определить токи в каждой ветви при параллельном их соединении, изображенном на рисунке 5, а .

Найдем общее сопротивление цепи:

Теперь все разветвления мы можем изобразить упрощенно как одно сопротивление (рисунок 5, б ).

Падение напряжения на участке между точками А и Б будет:

U = I × r = 22 × 1,09 = 24 В.

Возвращаясь снова к рисунку 5, а видим, что все три сопротивления окажутся под напряжением 24 В, так как они включены между точками А и Б .

Рассматривая первую ветвь разветвления с сопротивлением r 1 , мы видим, что напряжение на этом участке 24 В, сопротивление участка 2 Ом. По закону Ома для участка цепи ток на этом участке будет:

Ток второй ветви

Ток третьей ветви

Проверим по первому закону Кирхгофа

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассмотрел , применительно к электрическим цепям, содержащие источники энергии. Но в основе анализа и проектирования электронных схем вместе с законом Ома лежат также законы баланса , называемым первым законом Кирхгофа, и баланса напряжения на участках цепи, называемым вторым законом Кирхгофа, которые рассмотрим в данной статье. Но для начала выясним, как соединяются между собой приёмники энергии и какие при этом взаимоотношения между токами, напряжениями и .

Приемники электрической энергии можно соединить между собой тремя различными способами: последовательно, параллельно или смешано (последовательно — параллельно). Вначале рассмотрим последовательный способ соединения, при котором конец одного приемника соединяют с началом второго приемника, а конец второго приемника – с началом третьего и так далее. На рисунке ниже показано последовательное соединение приемников энергии с их подключением к источнику энергии

Пример последовательного подключения приемников энергии.

В данном случае цепь состоит из трёх последовательных приемников энергии с сопротивлением R1, R2, R3 подсоединенных к источнику энергии с U. Через цепь протекает электрический ток силой I, то есть, напряжение на каждом сопротивлении будет равняться произведению силы тока и сопротивления

Таким образом, падение напряжения на последовательно соединённых сопротивлениях пропорциональны величинам этих сопротивлений.

Из вышесказанного вытекает правило эквивалентного последовательного сопротивления, которое гласит, что последовательно соединённые сопротивления можно представить эквивалентным последовательным сопротивлением величина, которого равна сумме последовательно соединённых сопротивлений. Это зависимость представлена следующими соотношениями

где R – эквивалентное последовательное сопротивление.

Применение последовательного соединения

Основным назначением последовательного соединения приемников энергии является обеспечение требуемого напряжения меньше, чем напряжение источника энергии. Одними из таких применений является делитель напряжения и потенциометр


Делитель напряжения (слева) и потенциометр (справа).

В качестве делителей напряжения используют последовательно соединённые резисторы, в данном случае R1 и R2, которые делят напряжение источника энергии на две части U1 и U2. Напряжения U1 и U2 можно использовать для работы разных приемников энергии.

Довольно часто используют регулируемый делитель напряжения, в качестве которого применяют переменный резистор R. Суммарное сопротивление, которого делится на две части с помощью подвижного контакта, и таким образом можно плавно изменять напряжение U2 на приемнике энергии.

Ещё одним способом соединения приемников электрической энергии является параллельное соединение, которое характеризуется тем, что к одним и тем же узлам электрической цепи присоединены несколько преемников энергии. Пример такого соединения показан на рисунке ниже


Пример параллельного соединения приемников энергии.

Электрическая цепь на рисунке состоит из трёх параллельных ветвей с сопротивлениями нагрузки R1, R2 и R3. Цепь подключена к источнику энергии с напряжением U, через цепь протекает электрический ток с силой I. Таким образом, через каждую ветвь протекает ток равный отношению напряжения к сопротивлению каждой ветви

Так как все ветви цепи находятся под одним напряжением U, то токи приемников энергии обратно пропорциональны сопротивлениям этих приемников, а следовательно параллельно соединённые приемники энергии можно заметь одним приемником энергии с соответствующим эквивалентным сопротивлением, согласно следующих выражений

Таким образом, при параллельном соединении эквивалентное сопротивление всегда меньше самого малого из параллельно включенных сопротивлений.

Смешанное соединение приемников энергии

Наиболее широко распространено смешанное соединение приемников электрической энергии. Данной соединение представляет собой сочетание последовательно и параллельно соединенных элементов. Общей формулы для расчёта данного вида соединений не существует, поэтому в каждом отдельном случае необходимо выделять участки цепи, где присутствует только лишь один вид соединения приемников – последовательное или параллельное. Затем по формулам эквивалентных сопротивлений постепенно упрощать данные участи и в конечном итоге приводить их к простейшему виду с одним сопротивлением, при этом токи и напряжения вычислять по закону Ома. На рисунке ниже представлен пример смешанного соединения приемников энергии


Пример смешанного соединения приемников энергии.

В качестве примера рассчитаем токи и напряжения на всех участках цепи. Для начала определим эквивалентное сопротивление цепи. Выделим два участка с параллельным соединением приемников энергии. Это R1||R2 и R3||R4||R5. Тогда их эквивалентное сопротивление будет иметь вид

В результате получили цепь из двух последовательных приемников энергии R 12 R 345 эквивалентное сопротивление и ток, протекающий через них, составит

Тогда падение напряжения по участкам составит

Тогда токи, протекающие через каждый приемник энергии, составят

Как я уже упоминал, законы Кирхгофа вместе с законом Ома являются основными при анализе и расчётах электрических цепей. Закон Ома был подробно рассмотрен в двух предыдущих статьях, теперь настала очередь для законов Кирхгофа. Их всего два, первый описывает соотношения токов в электрических цепях, а второй – соотношение ЭДС и напряжениями в контуре. Начнём с первого.

Первый закон Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. Описывается это следующим выражением

где ∑ — обозначает алгебраическую сумму.

Слово «алгебраическая» означает, что токи необходимо брать с учётом знака, то есть направления втекания. Таким образом, всем токам, которые втекают в узел, присваивается положительный знак, а которые вытекают из узла – соответственно отрицательный. Рисунок ниже иллюстрирует первый закон Кирхгофа


Изображение первого закона Кирхгофа.

На рисунке изображен узел, в который со стороны сопротивления R1 втекает ток, а со стороны сопротивлений R2, R3, R4 соответственно вытекает ток, тогда уравнение токов для данного участка цепи будет иметь вид

Первый закон Кирхгофа применяется не только к узлам, но и к любому контуру или части электрической цепи. Например, когда я говорил о параллельном соединении приемников энергии, где сумма токов через R1, R2 и R3 равна втекающему току I.

Как говорилось выше, второй закон Кирхгофа определяет соотношение между ЭДС и напряжениями в замкнутом контуре и звучит следующим образом: алгебраическая сумма ЭДС в любом контуре цепи равна алгебраической сумме падений напряжений на элементах этого контура. Второй закон Кирхгофа определяется следующим выражением

В качестве примера рассмотрим ниже следующую схему, содержащую некоторый контур


Схема, иллюстрирующая второй закон Кирхгофа.

Для начала необходимо определится с направлением обхода контура. В принципе можно выбрать как по ходу часовой стрелки, так и против хода часовой стрелки. Я выберу первый вариант, то есть элементы будут считаться в следующем порядке E1R1R2R3E2, таким образом, уравнение по второму закону Кирхгофа будет иметь следующий вид

Второй закон Кирхгофа применяется не только к цепям постоянного тока, но и к цепям переменного тока и к нелинейным цепям.
В следующей статье я рассмотрю основные способы расчёта сложных цепей с использованием закона Ома и законов Кирхгофа.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.

Подробности Категория: Статьи Создано: 06.09.2017 19:48

Как подключить в кукольном домике несколько светильников

Когда вы задумываетесь о том как сделать освещение в кукольном домике или румбоксе, где не один, а несколько светильников, то встает вопрос о том, как их подключить, объединить в сеть. Существует два типа подключения: последовательное и параллельное, о которых мы слышали со школьной скамьи. Их и рассмотрим в этой статье.

Я постараюсь описать всё простым доступным языком, чтобы всё было понятно даже самым-самым гуманитариям, не знакомым с электрическими премудростями.

Примечание : в этой статье рассмотрим только цепь с лампочками накаливания. Освещение диодами более сложное и будет рассмотрено в другой статье.

Для понимания каждая схема будет сопровождена рисунком и рядом с чертежом электрической монтажной схемой.
Сначала рассмотрим условные обозначения на электрических схемах.

Название элемента Символ на схеме Изображение
батарейка/ элемент питания
выключатель
провод
пересечение проводов (без соединения)
соединение проводов (пайкой, скруткой)
лампа накаливания
неисправная лампа
неработающая лампа
горящая лампа

Как уже было сказано, существуют два основных типа подключения: последовательное и параллельное. Есть ещё третье, смешанное: последовательно-параллельное, объединяющее то и другое. Начнем с последовательного, как более простого.

Последовательное подключение

Выглядит оно вот так.

Лампочки располагаются одна за другой, как в хороводе держась за руки. По этому принципу были сделаны старые советские гирлянды.

Достоинства — простота соединения.
Недостатки — если перегорела хоть одна лампочка, то не будет работать вся цепь.

Надо будет перебирать, проверять каждую лампочку, чтобы найти неисправную. Это может быть утомительным при большом количестве лампочек. Так же лампочки должны быть одного типа: напряжение, мощность.

При этом типе подключения напряжения лампочек складываются. Напряжение обозначается буквой U , измеряется в вольтах V . Напряжение источника питания должно быть равно сумме напряжений всех лампочек в цепи.

Пример №1 : вы хотите подключить в последовательную цепь 3 лампочки напряжением 1,5V. Напряжение источника питания, необходимое для работы такой цепи 1,5+1,5+1,5=4,5V.

У обычных пальчиковых батареек напряжение 1,5V. Чтобы из них получить напряжение 4,5V их тоже нужно соединить в последовательную цепь, их напряжения сложатся.
Подробнее о том, как выбрать источник питания написано в этой статье

Пример №2: вы хотите подключить к источнику питания 12V лампочки по 6V. 6+6=12v. Можно подключить 2 таких лампочки.

Пример №3: вы хотите соединить в цепь 2 лампочки по 3V. 3+3=6V. Необходим источник питания на 6 V.

Подведем итог: последовательное подключение просто в изготовлении, нужны лампочки одного типа. Недостатки: при выходе из строя одной лампочки не горят все. Включить и выключить цепь можно только целиком.

Исходя из этого, для освещения кукольного домика целесообразно соединять последовательно не более 2-3 лампочек. Например, в бра. Чтобы соединить большее количество лампочек, необходимо использовать другой тип подключения — параллельное.

Читайте так же статьи по теме:

  • Обзор миниатюрных ламп накаливания
  • Диоды или лампы накаливания

Параллельное подключение лампочек

Вот так выглядит параллельное подключение лампочек.

В этом типе подключения у всех лампочек и источника питания одинаковые напряжения. То есть при источнике питания 12v каждая из лампочек должна иметь тоже напряжение 12V. А количество лампочек может быть различным. А если у вас, допустим, есть лампочки 6V, то и источник питания нужно брать 6V.

При выходе из строя одной лампочки другие продолжают гореть.

Лампочки можно включать независимо друг от друга. Для этого к каждой нужно поставить свой выключатель.

По этому принципу подключены электроприборы в наших городских квартирах. У всех приборов одно напряжение 220V, включать и выключать их можно независимо друг от друга, мощность электроприборов может быть разной.

Вывод : при множестве светильников в кукольном домике оптимально параллельное подключение, хотя оно чуть сложнее, чем последовательное.

Рассмотрим ещё один вид подключения, соединяющий в себе последовательное и параллельное.

Комбинированное подключение

Пример комбинированного подключения.

Три последовательные цепи, соединенные параллельно

А вот другой вариант:

Три параллельные цепи, соединенные последовательно.

Участки такой цепи, соединенные последовательно, ведут себя как последовательное соединение. А параллельные участки — как параллельное соединение.

Пример

При такой схеме перегорание одной лампочки выведет из строя весь участок, соединенный последовательно, а две другие последовательные цеписохранят работоспособность.

Соответственно, и включать-выключать участки можно независимо друг от друга. Для этого каждой последовательной цепи нужно поставить свой выключатель.

Но нельзя включить одну-единственную лампочку.

При параллельно-последовательном подключении при выходе из строя одной лампочки цепь будет вести себя так:

А при нарушении на последовательном участке вот так:

Пример:

Есть 6 лампочек по 3V, соединенные в 3 последовательные цепи по 2 лампочки. Цепи в свою очередь соединены параллельно. Разбиваем на 3 последовательных участка и просчитываем этот участок.

На последовательном участке напряжения лампочек складываются, 3v+3V=6V. У каждой последовательной цепи напряжение 6V. Поскольку цепи соединены параллельно, то их напряжение не складывается, а значит нам нужен источник питания на 6V.

Пример

У нас 6 лампочек по 6V. Лампочки соединены по 3 штуки в параллельную цепь, а цепи в свою очередь — последовательно. Разбиваем систему на три параллельных цепи.

В одной параллельной цепи напряжение у каждой лампочки 6V, поскольку напряжение не складывается, то и у всей цепи напряжение 6V. А сами цепи соединены уже последовательно и их напряжения уже складываются. Получается 6V+6V=12V. Значит, нужен источник питания 12V.

Пример

Для кукольных домиков можно использовать такое смешанное подключение.

Допустим, в каждой комнате по одному светильнику, все светильники подключены параллельно. Но в самих светильниках разное количество лампочек: в двух — по одной лампочке, есть двухрожковое бра из двух лампочек и трехрожковая люстра. В люстре и бра лампочки соединены последовательно.

У каждого светильника свой выключатель. Источник питания 12V напряжения. Одиночные лампочки, соединенные параллельно, должны иметь напряжение 12V. А у тех, что соединены последовательно напряжение складывается на участке цепи
. Соответственно, для участка бра из двух лампочек 12V (общее напряжение)делим на 2 (количество лампочек), получим 6V (напряжение одной лампочки).
Для участка люстры 12V:3=4V (напряжение одной лампочки люстры).
Больше трех лампочек в одном светильнике соединять последовательно не стоит.

Теперь вы изучили все хитрости подключения лампочек накаливания разными способами. И, думаю, что не составит труда сделать освещение в кукольном домике со многими лампочками, любой сложности. Если же что-то для вас ещё представляет сложности, прочитайте статью о простейшем способе сделать свет в кукольном домике, самые базовые принципы. Удачи!

В предыдущем конспекте был установлено, что сила тока в проводнике зависит от напряжения на его концах. Если в опыте менять проводники, оставляя напряжение на них неизменным, то можно показать, что при постоянном напряжении на концах проводника сила тока обратно пропорциональна его сопротивлению. Объединив зависимость силы тока от напряжения и его зависимость от сопротивления проводника, можно записать: I = U/R . Этот закон, установленный экспериментально, называется закон Ома (для участка цепи).

Закон Ома для участка цепи : сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному к его концам напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Прежде всего закон всегда верен для твёрдых и жидких металлических проводников. А также для некоторых других веществ (как правило, твёрдых или жидких).

Потребители электрической энергии (лампочки, резисторы и пр.) могут по-разному соединяться друг с другом в электрической цепи. Д ва основных типа соединения проводников : последовательное и параллельное. А также есть еще два соединения, которые являются редкими: смешанное и мостовое.

Последовательное соединение проводников

При последовательном соединении проводников конец одного проводника соединится с началом другого проводника, а его конец — с началом третьего и т.д. Например, соединение электрических лампочек в ёлочной гирлянде. При последовательном соединении проводников ток проходит через все лампочки. При этом через поперечное сечение каждого проводника в единицу времени проходит одинаковый заряд. То есть заряд не скапливается ни в какой части проводника.

Поэтому при последовательном соединении проводников сила тока в любом участке цепи одинакова: I 1 = I 2 = I .

Общее сопротивление последовательно соединённых проводников равно сумме их сопротивлений : R 1 + R 2 = R . Потому что при последовательном соединении проводников их общая длина увеличивается. Она больше, чем длина каждого отдельного проводника, соответственно увеличивается и сопротивление проводников.

По закону Ома напряжение на каждом проводнике равно: U 1 = I* R 1 , U 2 = I*R 2 . В таком случае общее напряжение равно U = I ( R 1 + R 2) . Поскольку сила тока во всех проводниках одинакова, а общее сопротивление равно сумме сопротивлений проводников, то полное напряжение на последовательно соединённых проводниках равно сумме напряжений на каждом проводнике : U = U 1 + U 2 .

Из приведённых равенств следует, что последовательное соединение проводников используется в том случае, если напряжение, на которое рассчитаны потребители электрической энергии, меньше общего напряжения в цепи.

Для последовательного соединения проводников справедливы законы :

1) сила тока во всех проводниках одинакова; 2) напряжение на всём соединении равно сумме напряжений на отдельных проводниках; 3) сопротивление всего соединения равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Параллельное соединение проводников

Примером параллельного соединения проводников служит соединение потребителей электрической энергии в квартире. Так, электрические лампочки, чайник, утюг и пр. включаются параллельно.

При параллельном соединении проводников все проводники одним своим концом присоединяются к одной точке цепи. А вторым концом к другой точке цепи. Вольтметр, подключенный к этим точкам, покажет напряжение и на проводнике 1, и на проводнике 2. В таком случае напряжение на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же: U 1 = U 2 = U .

При параллельном соединении проводников электрическая цепь разветвляется. Поэтому часть общего заряда проходит через один проводник, а часть — через другой. Следовательно при параллельном соединении проводников сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме силы тока в отдельных проводниках: I = I 1 + I 2 .

В соответствии с законом Ома I = U/R, I 1 = U 1 /R 1 , I 2 = U 2 /R 2 . Отсюда следует: U/R = U 1 /R 1 + U 2 /R 2 , U = U 1 = U 2 , 1/R = 1/R 1 + 1/R 2 Величина, обратная общему сопротивлению параллельно соединенных проводников, равна сумме величин, обратных сопротивлению каждого проводника.

При параллельном соединении проводников их общее сопротивление меньше, чем сопротивление каждого проводника. Действительно, если параллельно соединены два проводника, имеющие одинаковое сопротивление г , то их общее сопротивление равно: R = г/2 . Это объясняется тем, что при параллельном соединении проводников как бы увеличивается площадь их поперечного сечения. В результате уменьшается сопротивление.

Из приведённых формул понятно, почему потребители электрической энергии включаются параллельно. Они все рассчитаны на определённое одинаковое напряжение, которое в квартирах равно 220 В. Зная сопротивление каждого потребителя, можно рассчитать силу тока в каждом из них. А также соответствие суммарной силы тока предельно допустимой силе тока.

Для параллельного соединения проводников справедливы законы:

1) напряжение на всех проводниках одинаково; 2) сила тока в месте соединения проводников равна сумме токов в отдельных проводниках; 3) величина, обратная сопротивлению всего соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников.

Смешанное соединение приемников при синусоидальных токах

Токи в цепях со смешанным соединением приемников проще всего рассчитываются путем преобразования схем или методом подобия (методом пропорциональных величин). Ниже иллюстрируется первый метод. Второй метод поясняется на странице.
Пусть заданы сопротивления всех элементов схемы (рис. 4.3) и напряжение 

U на ее входе; требуется определить токи во всех ветвях.
Заменим параллельно соединенные приемники энергии одним эквивалентным с проводимостью Y‘=Y2+Y3+Y4 или сопротивлением Z‘=1/Y‘. После этого преобразования схема состоит из двух последовательно соединенных сопротивлений Z1 и Z‘. Ее общее или эквивалентное сопротивление Z=Z1+Z‘.
Ток в неразветвленной части цепи I1=U/Z— Напряжение на разветвлении U‘=Z‘I1. Токи в параллельно соединенных приемниках I2=U‘/Z2; I3=U‘/Z3; I4=U‘/Z4.
На практике встречаются задачи и по расчету параметров цепи, удовлетворяющих различным поставленным условиям.

Пример 4.5.
Даны сопротивления (рис. 4.4) Z1 = 200 + j1000 Ом и Z2 = 500 + j1500 Ом. Определить, при каком сопротивлении r3 ток I2 отстает по фазе от напряжения U на угол π/2.

Решение.
Сначала наметим ход решения.
Положим начальную фазу напряжения U равной нулю, т. е. U=U. Затем методом, указанным в начале параграфа, найдем в общем виде выражение для тока I2. Этот ток будет отставать по фазе на π/2 от напряжения U=U в том случае, если комплекс I2 будет отрицательной мнимой величиной. Это и является условием для определения сопротивления r3.
В соответствии с намеченным планом решения находим эквивалентное сопротивление цепи

ток в неразветвленной части цепи

напряжение на разветвлении

и, наконец, ток

Числитель этого выражения — действительная величина. Комплекс I2 будет отрицательным мнимым, если знаменатель — положительный мнимый, т. е. при условии 700r3 — 1 400000 = 0 или при r3 = 2000 Ом.
К расчету цепи со смешанным соединением приводит решение многих практически важных задач, в частности получение максимальной мощности приемником, составление условий равновесия моста переменного тока.
Определим реактивные сопротивления X3 и X4 (рис. 4.5, а и б), при которых приемник с сопротивлением Z2=r2 + jx2 получает максимальную мощность от источника с внутренним сопротивлением Z1=r1 + jx1.
Вся активная мощность, отдаваемая источником, потребляется в приемнике (в сопротивлении r2), так как остальные сопротивления — реактивные. Поэтому необходимо, чтобы входное сопротивление каждого пассивного двухполюсника (на рис. 4.5 обведены штриховой линией) было равно сопряженному комплексному внутреннему сопротивлению источника т. е. для схемы рис. 4.5, а нужно, чтобы

и для схемы рис. 4.5, б


Каждое из полученных уравнений для комплексных величин можно записать в виде двух уравнений — для действительных и для мнимых величин, из которых и определяются X3 и X4.
Реальные элементы цепи обладают не только реактивными, но и активными сопротивлениями, поэтому приведенный расчет согласования сопротивлений приемника и источника питания является приближенным.
Найдем соотношение между сопротивлениями Z1, Z2, Z3 и Z4 мостовой схемы (рис. 4.6), при выполнении которого мост находится в равновесии, т. е. ток I0 в диагонали моста равен нулю.
Заметим, что в качестве индикатора, по которому судят об отсутствии тока в диагонали моста, применяют телефон, вибрационный гальванометр и различные электронные приборы.
Ток в диагонали моста отсутствует, если Ubd=0, т. е. при Z1I1=Z2I2 и Z3I1=Z4I2.
Разделив эти равенства друг на друга, имеем Z1/Z3=Z2/Z4, или

или

Зная три комплексных сопротивления, при которых наблюдается равновесие моста, можно определить четвертое.

Последовательное и смешанное соединение проводников в электрической цепи | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Источники элект­рического тока (гальванические элементы, аккумуляторы, разнообразные генераторы и т.п.), потребители тока (электрические дви­гатели, нагреватели, осветительные лампы и т.п.), измерительные приборы (ампермет­ры, вольтметры, счетчики и т. п.), регули­ровочные устройства (выключатели, пере­ключатели, реостаты и т.п.) соединяются с помощью проводников в электрические це­пи. Соединение элементов электрических це­пей может быть последовательным, парал­лельным или смешанным.

Последовательным считается такое со­единение, когда ток проходит сначала по проводнику 1, потом — по проводнику 2, по проводнику 3 и т. д. (рис. 5.7), сопро­тивления которых R1, R2 и R3.

При установлении тока в таком соедине­нии сила тока I в каждой точке такого участка цепи одинакова.

Если потенциалы в точках соединения соответственно φ1, φ2, φ3и φ4, то для каждого из проводников можно записать:

Рис. 5.7. Последовательное соединение проводников (резисторов)

φ1φ2 = IR1,

φ2φ3 = IR2,

φ3φ4 = IR3,

I1 = I2 = I3 = const.

Сложив полученные уравнения и обо­значив общее сопротивление участка цепи R, получаем

φ1φ4 = I(R1 + R2 + R3) = IR.

Таким образом,

R = R1 + R2 + R3.

Этот вывод можно легко распространить на любое количество последовательно со­единенных проводников:

R = Σni=1 Ri. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Если иметь в виду, что при прохождении тока в проводнике напряжение на нем рав­но разности потенциалов, то для последова­тельного соединения можно сделать вывод: U = U1 + U2 + U3, а для произвольного коли­чества проводников

U = Σni=1 Ui.

В электрических цепях практически не бывает только последовательных или только параллельных соединений элементов, они встречаются в определенных соединениях. Такие цепи называются смешанными. Так, например, выключатели или ампер­метры всегда включаются последовательно, а вольтметры — параллельно участку цепи, на котором измеряется напряжение.

На этой странице материал по темам:
  • Смешанное соединение проводников цепи

  • Доклад последовательное соединение проводников кратко

  • Физика. электрическая цепь: последовательное соединение

  • Физика смешанное соединение проводников с ключом

  • Задания для расчета эл. цепей смешанное соединение

Вопросы по этому материалу:
  • Какие соединения проводников считаются последовательными? Приведите примеры.

  • Каким является общее сопротивление последовательно соединен­ных проводников?

  • Какой является сила тока в последовательно соединенных провод­никах?

  • Чему равно напряжение на всем участке последовательно соеди­ненных проводников?

Последовательное соединение проводников определение. Чем отличается последовательное соединение от параллельного

Содержание:

Течение тока в электрической цепи осуществляется по проводникам, в направлении от источника к потребителям. В большинстве подобных схем используются медные провода и электрические приемники в заданном количестве, обладающие различным сопротивлением. В зависимости выполняемых задач, в электрических цепях используется последовательное и параллельное соединение проводников. В некоторых случаях могут быть применены оба типа соединений, тогда этот вариант будет называться смешанным. Каждая схема имеет свои особенности и отличия, поэтому их нужно обязательно заранее учитывать при проектировании цепей, ремонте и обслуживании электрооборудования.

Последовательное соединение проводников

В электротехнике большое значение имеет последовательное и параллельное соединение проводников в электрической цепи. Среди них часто используется схема последовательного соединения проводников предполагающая такое же соединение потребителей. В этом случае включение в цепь выполняется друг за другом в порядке очередности. То есть, начало одного потребителя соединяется с концом другого при помощи проводов, без каких-либо ответвлений.

Свойства такой электрической цепи можно рассмотреть на примере участков цепи с двумя нагрузками. Силу тока, напряжение и сопротивление на каждом из них следует обозначить соответственно, как I1, U1, R1 и I2, U2, R2. В результате, получились соотношения, выражающие зависимость между величинами следующим образом: I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2. Полученные данные подтверждаются практическим путем с помощью проведения измерений амперметром и вольтметром соответствующих участков.

Таким образом, последовательное соединение проводников отличается следующими индивидуальными особенностями:

  • Сила тока на всех участках цепи будет одинаковой.
  • Общее напряжение цепи составляет сумму напряжений на каждом участке.
  • Общее сопротивление включает в себя сопротивления каждого отдельного проводника.

Данные соотношения подходят для любого количества проводников, соединенных последовательно. Значение общего сопротивления всегда выше, чем сопротивление любого отдельно взятого проводника. Это связано с увеличением их общей длины при последовательном соединении, что приводит и к росту сопротивления.

Если соединить последовательно одинаковые элементы в количестве n, то получится R = n х R1, где R — общее сопротивление, R1 — сопротивление одного элемента, а n — количество элементов. Напряжение U, наоборот, делится на равные части, каждая из которых в n раз меньше общего значения. Например, если в сеть с напряжением 220 вольт последовательно включаются 10 ламп одинаковой мощности, то напряжение в любой из них составит: U1 = U/10 = 22 вольта.

Проводники, соединенные последовательно, имеют характерную отличительную особенность. Если во время работы отказал хотя-бы один из них, то течение тока прекращается во всей цепи. Наиболее ярким примером является , когда одна перегоревшая лампочка в последовательной цепи, приводит к выходу из строя всей системы. Для установления перегоревшей лампочки понадобится проверка всей гирлянды.

Параллельное соединение проводников

В электрических сетях проводники могут соединяться различными способами: последовательно, параллельно и комбинированно. Среди них параллельное соединение это такой вариант, когда проводники в начальных и конечных точках соединяются между собой. Таким образом, начала и концы нагрузок соединяются вместе, а сами нагрузки располагаются параллельно относительно друг друга. В электрической цепи могут содержаться два, три и более проводников, соединенных параллельно.

Если рассматривать последовательное и параллельное соединение, сила тока в последнем варианте может быть исследована с помощью следующей схемы. Берутся две лампы накаливания, обладающие одинаковым сопротивлением и соединенные параллельно. Для контроля к каждой лампочке подключается собственный . Кроме того, используется еще один амперметр, контролирующий общую силу тока в цепи. Проверочная схема дополняется источником питания и ключом.

После замыкания ключа нужно контролировать показания измерительных приборов. Амперметр на лампе № 1 покажет силу тока I1, а на лампе № 2 — силу тока I2. Общий амперметр показывает значение силы тока, равное сумме токов отдельно взятых, параллельно соединенных цепей: I = I1 + I2. В отличие от последовательного соединения, при перегорании одной из лампочек, другая будет нормально функционировать. Поэтому в домашних электрических сетях используется параллельное подключение приборов.

С помощью такой же схемы можно установить значение эквивалентного сопротивления. С этой целью в электрическую цепь добавляется вольтметр. Это позволяет измерить напряжение при параллельном соединении, сила тока при этом остается такой же. Здесь также имеются точки пересечения проводников, соединяющих обе лампы.

В результате измерений общее напряжение при параллельном соединении составит: U = U1 = U2. После этого можно рассчитать эквивалентное сопротивление, условно заменяющее все элементы, находящиеся в данной цепи. При параллельном соединении, в соответствии с законом Ома I = U/R, получается следующая формула: U/R = U1/R1 + U2/R2, в которой R является эквивалентным сопротивлением, R1 и R2 — сопротивления обеих лампочек, U = U1 = U2 — значение напряжения, показываемое вольтметром.

Следует учитывать и тот фактор, что токи в каждой цепи, в сумме составляют общую силу тока всей цепи. В окончательном виде формула, отражающая эквивалентное сопротивление будет выглядеть следующим образом: 1/R = 1/R1 + 1/R2. При увеличении количества элементов в таких цепях — увеличивается и число слагаемых в формуле. Различие в основных параметрах отличают друг от друга и источников тока, позволяя использовать их в различных электрических схемах.

Параллельное соединение проводников характеризуется достаточно малым значением эквивалентного сопротивления, поэтому сила тока будет сравнительно высокой. Данный фактор следует учитывать, когда в розетки включается большое количество электроприборов. В этом случае сила тока значительно возрастает, приводя к перегреву кабельных линий и последующим возгораниям.

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Данные законы, касающиеся обоих видов соединений проводников, частично уже были рассмотрены ранее.

Для более четкого их понимания и восприятия в практической плоскости, последовательное и параллельное соединение проводников, формулы следует рассматривать в определенной последовательности:

  • Последовательное соединение предполагает одинаковую силу тока в каждом проводнике: I = I1 = I2.
  • параллельное и последовательное соединение проводников объясняет в каждом случае по-своему. Например, при последовательном соединении, напряжения на всех проводниках будут равны между собой: U1 = IR1, U2 = IR2. Кроме того, при последовательном соединении напряжение составляет сумму напряжений каждого проводника: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
  • Полное сопротивление цепи при последовательном соединении состоит из суммы сопротивлений всех отдельно взятых проводников, независимо от их количества.
  • При параллельном соединении напряжение всей цепи равно напряжению на каждом из проводников: U1 = U2 = U.
  • Общая сила тока, измеренная во всей цепи, равна сумме токов, протекающих по всем проводникам, соединенных параллельно между собой: I = I1 + I2.

Для того чтобы более эффективно проектировать электрические сети, нужно хорошо знать последовательное и параллельное соединение проводников и его законы, находя им наиболее рациональное практическое применение.

Смешанное соединение проводников

В электрических сетях как правило используется последовательное параллельное и смешанное соединение проводников, предназначенное для конкретных условий эксплуатации. Однако чаще всего предпочтение отдается третьему варианту, представляющему собой совокупность комбинаций, состоящих из различных типов соединений.

В таких смешанных схемах активно применяется последовательное и параллельное соединение проводников, плюсы и минусы которых обязательно учитываются при проектировании электрических сетей. Эти соединения состоят не только из отдельно взятых резисторов, но и довольно сложных участков, включающих в себя множество элементов.

Смешанное соединение рассчитывается в соответствии с известными свойствами последовательного и параллельного соединения. Метод расчета заключается в разбивке схемы на более простые составные части, которые считаются отдельно, а потом суммируются друг с другом.

Причем это могут быть не только проводники, но и конденсаторы. Здесь важно не запутаться в том, как выглядит каждое из них на схеме. А уже потом применять конкретные формулы. Их, кстати, нужно помнить наизусть.

Как различить эти два соединения?

Внимательно посмотрите на схему. Если провода представить как дорогу, то машины на ней будут играть роль резисторов. На прямой дороге без каких-либо разветвлений машины едут одна за другой, в цепочку. Так же выглядит и последовательное соединение проводников. Дорога в этом случае может иметь неограниченное количество поворотов, но ни одного перекрестка. Как бы ни виляла дорога (провода), машины (резисторы) всегда будут расположены друг за другом, по одной цепочке.

Совсем другое дело, если рассматривается параллельное соединение. Тогда резисторы можно сравнить со спортсменами на старте. Они стоят каждый на своей дорожке, но направление движения у них одинаковое, и финиш в одном месте. Так же и резисторы — у каждого из них свой провод, но все они соединены в некоторой точке.

Формулы для силы тока

О ней всегда идет речь в теме «Электричество». Параллельное и последовательное соединение по-разному влияют на величину в резисторах. Для них выведены формулы, которые можно запомнить. Но достаточно просто запомнить смысл, который в них вкладывается.

Так, ток при последовательном соединении проводников всегда одинаков. То есть в каждом из них значение силы тока не отличается. Провести аналогию можно, если сравнить провод с трубой. В ней вода течет всегда одинаково. И все препятствия на ее пути будут сметаться с одной и той же силой. Так же с силой тока. Поэтому формула общей силы тока в цепи с последовательным соединением резисторов выглядит так:

I общ = I 1 = I 2

Здесь буквой I обозначена сила тока. Это общепринятое обозначение, поэтому его нужно запомнить.

Ток при параллельном соединении уже не будет постоянной величиной. При той же аналогии с трубой получается, что вода разделится на два потока, если у основной трубы будет ответвление. То же явление наблюдается с током, когда на его пути появляется разветвление проводов. Формула общей силы тока при :

I общ = I 1 + I 2

Если разветвление составлено из проводов, которых больше двух, то в приведенной формуле на такое же количество станет больше слагаемых.

Формулы для напряжения

Когда рассматривается схема, в которой выполнено соединение проводников последовательно, то напряжение на всем участке определяется суммой этих величин на каждом конкретном резисторе. Сравнить эту ситуацию можно с тарелками. Удержать одну из них легко получится одному человеку, вторую рядом он тоже сможет взять, но уже с трудом. Держать в руках три тарелки рядом друг с другом одному человеку уже не удастся, потребуется помощь второго. И так далее. Усилия людей складываются.

Формула для общего напряжения участка цепи с последовательным соединением проводников выглядит так:

U общ = U 1 + U 2 , где U — обозначение, принятое для

Другая ситуация складывается, если рассматривается Когда тарелки ставятся друг на друга, их по-прежнему может удержать один человек. Поэтому складывать ничего не приходится. Такая же аналогия наблюдается при параллельном соединении проводников. Напряжение на каждом из них одинаковое и равно тому, которое на всех них сразу. Формула общего напряжения такая:

U общ = U 1 = U 2

Формулы для электрического сопротивления

Их уже можно не запоминать, а знать формулу закона Ома и из нее выводить нужную. Из указанного закона следует, что напряжение равно произведению силы тока и сопротивления. То есть U = I * R, где R — сопротивление.

Тогда формула, с которой нужно будет работать, зависит от того, как выполнено соединение проводников:

  • последовательно, значит, нужно равенство для напряжения — I общ * R общ = I 1 * R 1 + I 2 * R 2;
  • параллельно необходимо пользоваться формулой для силы тока — U общ / R общ = U 1 / R 1 + U 2 / R 2 .

Далее следуют простые преобразования, которые основываются на том, что в первом равенстве все силы тока имеют одинаковое значение, а во втором — напряжения равны. Значит, их можно сократить. То есть получаются такие выражения:

  1. R общ = R 1 + R 2 (для последовательного соединения проводников).
  2. 1 / R общ = 1 / R 1 + 1 / R 2 (при параллельном соединении).

При увеличении числа резисторов, которые включены в сеть, изменяется количество слагаемых в этих выражениях.

Стоит отметить, что параллельное и последовательное соединение проводников по-разному влияют на общее сопротивление. Первое из них уменьшает сопротивление участка цепи. Причем оно оказывается меньше самого маленького из использованных резисторов. При последовательном соединении все логично: значения складываются, поэтому общее число всегда будет самым большим.

Работа тока

Предыдущие три величины составляют законы параллельного соединения и последовательного расположения проводников в цепи. Поэтому их знать нужно обязательно. Про работу и мощность необходимо просто запомнить базовую формулу. Она записывается так: А = I * U * t , где А — работа тока, t — время его прохождения по проводнику.

Для того чтобы определить общую работу при последовательном соединении нужно заменить в исходном выражении напряжение. Получится равенство: А = I * (U 1 + U 2) * t, раскрыв скобки в котором получится, что работа на всем участке равна их сумме на каждом конкретном потребителе тока.

Аналогично идет рассуждение, если рассматривается схема параллельного соединения. Только заменять полагается силу тока. Но результат будет тот же: А = А 1 + А 2 .

Мощность тока

При выведении формулы для мощности (обозначение «Р») участка цепи опять нужно пользоваться одной формулой: Р = U * I. После подобных рассуждений получается, что параллельное и последовательное соединение описываются такой формулой для мощности: Р = Р 1 + Р 2 .

То есть, как бы ни были составлены схемы, общая мощность будет складываться из тех, которые задействованы в работе. Именно этим объясняется тот факт, что нельзя включать в сеть квартиры одновременно много мощных приборов. Она просто не выдержит такой нагрузки.

Как влияет соединение проводников на ремонт новогодней гирлянды?

Сразу же после того, как перегорит одна из лампочек, станет ясно, как они были соединены. При последовательном соединении не будет светиться ни одна из них. Это объясняется тем, что пришедшая в негодность лампа создает разрыв в цепи. Поэтому нужно проверить все, чтобы определить, какая перегорела, заменить ее — и гирлянда станет работать.

Если в ней используется параллельное соединение, то она не перестает работать при неисправности одной из лампочек. Ведь цепь не будет полностью разорвана, а только одна параллельная часть. Чтобы отремонтировать такую гирлянду, не нужно проверять все элементы цепи, а только те, которые не светятся.

Что происходит с цепью, если в нее включены не резисторы, а конденсаторы?

При их последовательном соединении наблюдается такая ситуация: заряды от плюсов источника питания поступают только на внешние обкладки крайних конденсаторов. Те, что находятся между ними, просто передают этот заряд по цепочке. Этим объясняется то, что на всех обкладках появляются одинаковые заряды, но имеющие разные знаки. Поэтому электрический заряд каждого конденсатора, соединенного последовательно, можно записать такой формулой:

q общ = q 1 = q 2 .

Для того чтобы определить напряжение на каждом конденсаторе, потребуется знание формулы: U = q / С. В ней С — емкость конденсатора.

Общее напряжение подчиняется тому же закону, который справедлив для резисторов. Поэтому, заменив в формуле емкости напряжение на сумму, мы получим, что общую емкость приборов нужно вычислять по формуле:

С = q / (U 1 + U 2).

Упростить эту формулу можно, перевернув дроби и заменив отношение напряжения к заряду емкостью. Получается такое равенство: 1 / С = 1 / С 1 + 1 / С 2 .

Несколько по-другому выглядит ситуация, когда соединение конденсаторов — параллельное. Тогда общий заряд определяется суммой всех зарядов, которые накапливаются на обкладках всех приборов. А значение напряжения по-прежнему определяется по общим законам. Поэтому формула для общей емкости параллельно соединенных конденсаторов выглядит так:

С = (q 1 + q 2) / U.

То есть эта величина считается, как сумма каждого из использованных в соединении приборов:

С = С 1 + С 2.

Как определить общее сопротивление произвольного соединения проводников?

То есть такого, в котором последовательные участки сменяют параллельные, и наоборот. Для них по-прежнему справедливы все описанные законы. Только применять их нужно поэтапно.

Сперва полагается мысленно развернуть схему. Если представить ее сложно, то нужно нарисовать то, что получается. Объяснение станет понятнее, если рассмотреть его на конкретном примере (см. рисунок).

Ее удобно начать рисовать с точек Б и В. Их необходимо поставить на некотором удалении друг от друга и от краев листа. Слева к точке Б подходит один провод, а вправо направлены уже два. Точка В, напротив, слева имеет два ответвления, а после нее расположен один провод.

Теперь необходимо заполнить пространство между этими точками. По верхнему проводу нужно расположить три резистора с коэффициентами 2, 3 и 4, а снизу пойдет тот, у которого индекс равен 5. Первые три соединены последовательно. С пятым резистором они параллельны.

Оставшиеся два резистора (первый и шестой) включены последовательно с рассмотренным участком БВ. Поэтому рисунок можно просто дополнить двумя прямоугольниками по обе стороны от выбранных точек. Осталось применить формулы для расчета сопротивления:

  • сначала ту, которая приведена для последовательного соединения;
  • потом для параллельного;
  • и снова для последовательного.

Подобным образом можно развернуть любую, даже очень сложную схему.

Задача на последовательное соединение проводников

Условие. В цепи друг за другом подсоединены две лампы и резистор. Общее напряжение равно 110 В, а сила тока 12 А. Чему равно сопротивление резистора, если каждая лампа рассчитана на напряжение в 40 В?

Решение. Поскольку рассматривается последовательное соединение, формулы его законов известны. Нужно только правильно их применить. Начать с того, чтобы выяснить значение напряжения, которое приходится на резистор. Для этого из общего нужно вычесть два раза напряжение одной лампы. Получается 30 В.

Теперь, когда известны две величины, U и I (вторая из них дана в условии, так как общий ток равен току в каждом последовательном потребителе), можно сосчитать сопротивление резистора по закону Ома. Оно оказывается равным 2,5 Ом.

Ответ. Сопротивление резистора равно 2,5 Ом.

Задача на параллельное и последовательное

Условие. Имеются три конденсатора с емкостями 20, 25 и 30 мкФ. Определите их общую емкость при последовательном и параллельном соединении.

Решение. Проще начать с В этой ситуации все три значения нужно просто сложить. Таким образом, общая емкость оказывается равной 75 мкФ.

Несколько сложнее расчеты будут при последовательном соединении этих конденсаторов. Ведь сначала нужно найти отношения единицы к каждой из этих емкостей, а потом сложить их друг с другом. Получается, что единица, деленная на общую емкость, равна 37/300. Тогда искомая величина получается приблизительно 8 мкФ.

Ответ. Общая емкость при последовательном соединении 8 мкФ, при параллельном — 75 мкФ.

При решении задач принято преобразовывать схему, так, чтобы она была как можно проще. Для этого применяют эквивалентные преобразования. Эквивалентными называют такие преобразования части схемы электрической цепи, при которых токи и напряжения в не преобразованной её части остаются неизменными.

Существует четыре основных вида соединения проводников: последовательное, параллельное, смешанное и мостовое.

Последовательное соединение

Последовательное соединение – это такое соединение, при котором сила тока на всем участке цепи одинакова. Ярким примером последовательного соединения является старая елочная гирлянда. Там лампочки подключены последовательно, друг за другом. Теперь представьте, одна лампочка перегорает, цепь нарушена и остальные лампочки гаснут. Выход из строя одного элемента, ведет за собой отключение всех остальных, это является существенным недостатком последовательного соединения.

При последовательном соединении сопротивления элементов суммируются.

Параллельное соединение

Параллельное соединение – это соединение, при котором напряжение на концах участка цепи одинаково. Параллельное соединение наиболее распространено, в основном потому, что все элементы находятся под одним напряжением, сила тока распределена по-разному и при выходе одного из элементов все остальные продолжают свою работу.

При параллельном соединении эквивалентное сопротивление находится как:

В случае двух параллельно соединенных резисторов

В случае трех параллельно подключенных резисторов:

Смешанное соединение

Смешанное соединение – соединение, которое является совокупностью последовательных и параллельных соединений. Для нахождения эквивалентного сопротивления нужно, “свернуть” схему поочередным преобразованием параллельных и последовательных участков цепи.


Сначала найдем эквивалентное сопротивление для параллельного участка цепи, а затем прибавим к нему оставшееся сопротивление R 3 . Следует понимать, что после преобразования эквивалентное сопротивление R 1 R 2 и резистор R 3 , соединены последовательно.

Итак, остается самое интересное и самое сложное соединение проводников.

Мостовая схема

Мостовая схема соединения представлена на рисунке ниже.



Для того чтобы свернуть мостовую схему, один из треугольников моста, заменяют эквивалентной звездой.

И находят сопротивления R 1 , R 2 и R 3 .

Содержание:

Как известно, соединение любого элемента схемы, независимо от его назначения, может быть двух видов — параллельное подключение и последовательное. Также возможно и смешанное, то есть последовательно параллельное соединение. Все зависит от назначения компонента и выполняемой им функции. А значит, и резисторы не избежали этих правил. Последовательное и параллельное сопротивление резисторов это по сути то же самое, что и параллельное и последовательное подключение источников света. В параллельной цепи схема подключения подразумевает вход на все резисторы из одной точки, а выход из другой. Попробуем разобраться, каким образом выполняется последовательное соединение, а каким — параллельное. И главное, в чем состоит разница между подобными соединениями и в каких случаях необходимо последовательное, а в каких параллельное соединение. Также интересен и расчет таких параметров, как общее напряжение и общее сопротивление цепи в случаях последовательного либо параллельного соединения. Начать следует с определений и правил.

Способы подключения и их особенности

Виды соединения потребителей или элементов играют очень важную роль, ведь именно от этого зависят характеристики всей схемы, параметры отдельных цепей и тому подобное. Для начала попробуем разобраться с последовательным подключением элементов к схеме.

Последовательное соединение

Последовательное подключение — это такое соединение, где резисторы (равно, как и другие потребители или элементы схем) подключаются друг за другом, при этом выход предыдущего подключается на вход следующего. Подобный вид коммутации элементов дает показатель, равный сумме сопротивлений этих элементов схемы. То есть если r1 = 4 Ом, а r2 = 6 Ом, то при подключении их в последовательную цепь, общее сопротивление составит 10 Ом. Если мы добавим последовательно еще один резистор на 5 Ом, сложение этих цифр даст 15 Ом — это и будет общее сопротивление последовательной цепи. То есть общие значения равны сумме всех сопротивлений. При его расчете для элементов, которые подключены последовательно, никаких вопросов не возникает — все просто и ясно. Именно поэтому не стоит даже останавливаться более серьезно на этой.

Совершенно по другим формулам и правилам производится расчет общего сопротивления резисторов при параллельном подключении, вот на нем имеет смысл остановиться поподробнее.

Параллельное соединение

Параллельным называется соединение, при котором все входы резисторов объединены в одной точке, а все выходы — во второй. Здесь главное понять, что общее сопротивление при подобном подключении будет всегда ниже, чем тот же параметр резистора, имеющего наименьшее.

Имеет смысл разобрать подобную особенность на примере, тогда понять это будет намного проще. Существует два резистора по 16 Ом, но при этом для правильного монтажа схемы требуется лишь 8 Ом. В данном случае при задействовании их обеих, при их параллельном включении в схему, как раз и получатся необходимые 8 Ом. Попробуем понять, по какой формуле возможны вычисления. Рассчитать этот параметр можно так: 1/Rобщ = 1/R1+1/R2, причем при добавлении элементов сумма может продолжаться до бесконечности.

Попробуем еще один пример. Параллельно соединены 2 резистора, с сопротивлением 4 и 10 Ом. Тогда общее будет равно 1/4 + 1/10, что будет равным 1:(0.25 + 0.1) = 1:0.35 = 2.85 Ом. Как видим, хотя резисторы и имели значительное сопротивление, при подключении их параллельнообщий показатель стал намного ниже.

Так же можно рассчитать общее сопротивление четырех параллельно подключенных резисторов, с номиналом 4, 5, 2 и 10 Ом. Вычисления, согласно формуле, будут такими: 1/Rобщ = 1/4+1/5+1/2+1/10, что будет равным 1:(0.25+0.2+0.5+0.1)=1/1.5 = 0.7 Ом.

Что же касается тока, протекающего через параллельно соединенные резисторы, то здесь необходимо обратиться к закону Кирхгофа, который гласит «сила тока при параллельном соединении, выходящего из цепи, равна току, входящему в цепь». А потому здесь законы физики решают все за нас. При этом общие показатели тока разделяются на значения, которые являются обратно пропорциональными сопротивлению ветки. Если сказать проще, то чем больше показатель сопротивления, тем меньшие токи будут проходить через этот резистор, но в общем, все же ток входа будет и на выходе. При параллельном соединении напряжение также остается на выходе таким же, как и на входе. Схема параллельного соединения указана ниже.

Последовательно-параллельное соединение

Последовательно-параллельное соединение — это когда схема последовательного соединения содержит в себе параллельные сопротивления. В таком случае общее последовательное сопротивление будет равно сумме отдельно взятых общих параллельных. Метод вычислений одинаковый в соответствующих случаях.

Подведем итог

Подводя итог всему вышеизложенному можно сделать следующие выводы:

  1. При последовательном соединении резисторов не требуется особых формул для расчета общего сопротивления. Необходимо лишь сложить все показатели резисторов — сумма и будет общим сопротивлением.
  2. При параллельном соединении резисторов, общее сопротивление высчитывается по формуле 1/Rобщ = 1/R1+1/R2…+Rn.
  3. Эквивалентное сопротивление при параллельном соединении всегда меньше минимального подобного показателя одного из резисторов, входящих в схему.
  4. Ток, равно как и напряжение в параллельном соединении остается неизменным, то есть напряжение при последовательном соединении равно как на входе, так и на выходе.
  5. Последовательно-параллельное соединение при подсчетах подчиняется тем же законам.

В любом случае, каким бы ни было подключение, необходимо четко рассчитывать все показатели элементов, ведь параметры имеют очень важную роль при монтаже схем. И если ошибиться в них, то либо схема не будет работать, либо ее элементы просто сгорят от перегрузки. По сути, это правило применимо к любым схемам, даже в электромонтаже. Ведь провод по сечению подбирают также исходя из мощности и напряжения. А если поставить лампочку номиналом в 110 вольт в цепь с напряжением 220, несложно понять, что она моментально сгорит. Так же и с элементами радиоэлектроники. А потому — внимательность и скрупулезность в расчетах — залог правильной работы схемы.

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассмотрел , применительно к электрическим цепям, содержащие источники энергии. Но в основе анализа и проектирования электронных схем вместе с законом Ома лежат также законы баланса , называемым первым законом Кирхгофа, и баланса напряжения на участках цепи, называемым вторым законом Кирхгофа, которые рассмотрим в данной статье. Но для начала выясним, как соединяются между собой приёмники энергии и какие при этом взаимоотношения между токами, напряжениями и .

Приемники электрической энергии можно соединить между собой тремя различными способами: последовательно, параллельно или смешано (последовательно — параллельно). Вначале рассмотрим последовательный способ соединения, при котором конец одного приемника соединяют с началом второго приемника, а конец второго приемника – с началом третьего и так далее. На рисунке ниже показано последовательное соединение приемников энергии с их подключением к источнику энергии

Пример последовательного подключения приемников энергии.

В данном случае цепь состоит из трёх последовательных приемников энергии с сопротивлением R1, R2, R3 подсоединенных к источнику энергии с U. Через цепь протекает электрический ток силой I, то есть, напряжение на каждом сопротивлении будет равняться произведению силы тока и сопротивления

Таким образом, падение напряжения на последовательно соединённых сопротивлениях пропорциональны величинам этих сопротивлений.

Из вышесказанного вытекает правило эквивалентного последовательного сопротивления, которое гласит, что последовательно соединённые сопротивления можно представить эквивалентным последовательным сопротивлением величина, которого равна сумме последовательно соединённых сопротивлений. Это зависимость представлена следующими соотношениями

где R – эквивалентное последовательное сопротивление.

Применение последовательного соединения

Основным назначением последовательного соединения приемников энергии является обеспечение требуемого напряжения меньше, чем напряжение источника энергии. Одними из таких применений является делитель напряжения и потенциометр


Делитель напряжения (слева) и потенциометр (справа).

В качестве делителей напряжения используют последовательно соединённые резисторы, в данном случае R1 и R2, которые делят напряжение источника энергии на две части U1 и U2. Напряжения U1 и U2 можно использовать для работы разных приемников энергии.

Довольно часто используют регулируемый делитель напряжения, в качестве которого применяют переменный резистор R. Суммарное сопротивление, которого делится на две части с помощью подвижного контакта, и таким образом можно плавно изменять напряжение U2 на приемнике энергии.

Ещё одним способом соединения приемников электрической энергии является параллельное соединение, которое характеризуется тем, что к одним и тем же узлам электрической цепи присоединены несколько преемников энергии. Пример такого соединения показан на рисунке ниже


Пример параллельного соединения приемников энергии.

Электрическая цепь на рисунке состоит из трёх параллельных ветвей с сопротивлениями нагрузки R1, R2 и R3. Цепь подключена к источнику энергии с напряжением U, через цепь протекает электрический ток с силой I. Таким образом, через каждую ветвь протекает ток равный отношению напряжения к сопротивлению каждой ветви

Так как все ветви цепи находятся под одним напряжением U, то токи приемников энергии обратно пропорциональны сопротивлениям этих приемников, а следовательно параллельно соединённые приемники энергии можно заметь одним приемником энергии с соответствующим эквивалентным сопротивлением, согласно следующих выражений

Таким образом, при параллельном соединении эквивалентное сопротивление всегда меньше самого малого из параллельно включенных сопротивлений.

Смешанное соединение приемников энергии

Наиболее широко распространено смешанное соединение приемников электрической энергии. Данной соединение представляет собой сочетание последовательно и параллельно соединенных элементов. Общей формулы для расчёта данного вида соединений не существует, поэтому в каждом отдельном случае необходимо выделять участки цепи, где присутствует только лишь один вид соединения приемников – последовательное или параллельное. Затем по формулам эквивалентных сопротивлений постепенно упрощать данные участи и в конечном итоге приводить их к простейшему виду с одним сопротивлением, при этом токи и напряжения вычислять по закону Ома. На рисунке ниже представлен пример смешанного соединения приемников энергии


Пример смешанного соединения приемников энергии.

В качестве примера рассчитаем токи и напряжения на всех участках цепи. Для начала определим эквивалентное сопротивление цепи. Выделим два участка с параллельным соединением приемников энергии. Это R1||R2 и R3||R4||R5. Тогда их эквивалентное сопротивление будет иметь вид

В результате получили цепь из двух последовательных приемников энергии R 12 R 345 эквивалентное сопротивление и ток, протекающий через них, составит

Тогда падение напряжения по участкам составит

Тогда токи, протекающие через каждый приемник энергии, составят

Как я уже упоминал, законы Кирхгофа вместе с законом Ома являются основными при анализе и расчётах электрических цепей. Закон Ома был подробно рассмотрен в двух предыдущих статьях, теперь настала очередь для законов Кирхгофа. Их всего два, первый описывает соотношения токов в электрических цепях, а второй – соотношение ЭДС и напряжениями в контуре. Начнём с первого.

Первый закон Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. Описывается это следующим выражением

где ∑ — обозначает алгебраическую сумму.

Слово «алгебраическая» означает, что токи необходимо брать с учётом знака, то есть направления втекания. Таким образом, всем токам, которые втекают в узел, присваивается положительный знак, а которые вытекают из узла – соответственно отрицательный. Рисунок ниже иллюстрирует первый закон Кирхгофа


Изображение первого закона Кирхгофа.

На рисунке изображен узел, в который со стороны сопротивления R1 втекает ток, а со стороны сопротивлений R2, R3, R4 соответственно вытекает ток, тогда уравнение токов для данного участка цепи будет иметь вид

Первый закон Кирхгофа применяется не только к узлам, но и к любому контуру или части электрической цепи. Например, когда я говорил о параллельном соединении приемников энергии, где сумма токов через R1, R2 и R3 равна втекающему току I.

Как говорилось выше, второй закон Кирхгофа определяет соотношение между ЭДС и напряжениями в замкнутом контуре и звучит следующим образом: алгебраическая сумма ЭДС в любом контуре цепи равна алгебраической сумме падений напряжений на элементах этого контура. Второй закон Кирхгофа определяется следующим выражением

В качестве примера рассмотрим ниже следующую схему, содержащую некоторый контур


Схема, иллюстрирующая второй закон Кирхгофа.

Для начала необходимо определится с направлением обхода контура. В принципе можно выбрать как по ходу часовой стрелки, так и против хода часовой стрелки. Я выберу первый вариант, то есть элементы будут считаться в следующем порядке E1R1R2R3E2, таким образом, уравнение по второму закону Кирхгофа будет иметь следующий вид

Второй закон Кирхгофа применяется не только к цепям постоянного тока, но и к цепям переменного тока и к нелинейным цепям.
В следующей статье я рассмотрю основные способы расчёта сложных цепей с использованием закона Ома и законов Кирхгофа.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.

ячеек, подключенных последовательно, параллельно и смешанно

Загрузите лучшее приложение для подготовки к экзаменам в Индии

Класс 9-10, JEE и NEET

Скачать приложение eSaral Подобно резисторам, схема также может иметь комбинацию ячеек, соединенных последовательно, параллельно или даже обоих! И снова, как и резисторы, мы можем рассчитать ток и напряжения, которые можно заменить эквивалентной ячейкой в ​​схеме, которую мы здесь изучим. Цепь, состоящая исключительно из последовательно соединенных компонентов, называется последовательной цепью ; аналогично, полностью параллельно подключенная цепь называется параллельной цепью .В последовательной цепи ток, протекающий через каждый из компонентов, одинаков, а напряжение в цепи представляет собой сумму отдельных падений напряжения на каждом компоненте. В параллельной цепи напряжение на каждом из компонентов одинаково, а полный ток представляет собой сумму, протекающую через каждый компонент. [источник] Здесь мы увидим ячейки, соединенные последовательно, параллельно и смешанные одна за другой, а также примеры. Содержание:
  1. Ячейки соединены последовательно Комбинация
  2. Ячейки, соединенные параллельно
  3. Ячейки соединены в смешанную группу
  4. Решенные примеры

Ячейки соединены последовательно Комбинация

Считается, что ячейки соединены последовательно, если первый отрицательный вывод соединен с положительным или вторым, отрицательный вывод которого соединен с положительным полюсом третьей ячейки.Внешнее сопротивление подключается между свободными выводами первой и последней ячеек. Ячейки соединены последовательно Комбинация Пусть последовательно соединены «n» идентичных ячеек, каждая из которых имеет ЭДС E и внутреннее сопротивление r. Комбинацию можно заменить одной ячейкой с ЭДС nE и внутренним сопротивлением nr. Ток, протекающий через нагрузку $ {\ rm {I}} = {{{\ rm {nE}}} \ over {{\ rm {R}} + {\ rm {nr}}}} $ Эквивалентная схема для последовательной комбинации
    1. Если $ {\ rm {nr}} <<{\ rm {R}} $, то $ {\ rm {I}} = {{{\ rm {nE}}} \ over {\ rm {R}} } $ Если эквивалентное внутреннее сопротивление nr меньше внешнего сопротивления R, то ток в цепи равен n-кратному току цепи из-за отдельной ячейки.
    2. Если nr >> R, то I = E / r. Если эквивалентное внутреннее сопротивление nr больше внешнего сопротивления R, то ток в цепи равен току короткого замыкания, полученному от одной ячейки.
    3. Максимальный ток может быть получен из последовательной комбинации ячеек, если внешнее сопротивление очень велико по сравнению с эквивалентным внутренним сопротивлением.
    4. Если в последовательной комбинации n ячеек p ячеек перевернуты, чем эквивалентная ЭДС $ {E _ {{\ rm {eq}}}} = ({\ rm {n}} — {\ rm {p}}) {\ rm { E}} — {\ rm {pE}} = ({\ rm {n}} — 2 {\ rm {p}}) {\ rm {E}} \ quad $ и $ \ quad {{\ rm {r }} _ {{\ rm {eq}}}} = {\ rm {nr}} \ quad $ Итак, текущий $ {\ rm {I}} = {{({\ rm {n}} — 2 {\ rm {p}}) {\ rm {E}}} \ over {{\ rm {nr}} + {\ rm {R}}}}
    5. долларов США
    6. Если неидентичные ячейки соединены последовательно, то $ {E _ {{\ rm {eq}}}} = {{\ rm {E}} _ 1} + {{\ rm {E}} _ 2} + \ ldots.= \ Sigma {{\ rm {E}} _ {\ rm {i}}} $ и $ {r_ {eq}} = {r_1} + {r_2} + \ ldots. = \ Sigma {r_i} $ Итак, текущий $ {\ rm {I}} = {{\ Sigma {{\ rm {E}} _ {\ rm {i}}}} \ over {{\ rm {R}} + \ Sigma {{\ rm {r}} _ {\ rm {i}}}}} $.

Ячейки соединены параллельно

Ячейки считаются соединенными параллельно, если положительные выводы всех ячеек соединены вместе в одной точке, а их отрицательные выводы — в другой точке. Внешний резистор подключается между этими двумя точками.Ячейки соединены в параллельной комбинации Пусть ‘m’ идентичных ячеек, каждая из которых имеет ЭДС E и внутреннее сопротивление r, соединены параллельно. Комбинацию можно заменить одной ячейкой ЭДС $ E $ и внутреннего сопротивления $ {\ rm {r}} / {\ rm {m}}. $ Текущее значение $ {\ rm {I}} = {{\ rm {E}} \ over {{\ rm {R}} + {\ rm {r}} / {\ rm {m}}}} $ Эквивалентная схема для параллельной комбинации
  1. Если $ {\ rm {r}} / {\ rm {m}} <<{\ rm {R}} $, то $ {\ rm {I}} = {{\ rm {E}} \ over { \ rm {R}}} $. Если эквивалентное внутреннее сопротивление $ {\ rm {r}} / {\ rm {m}} $ меньше внешнего сопротивления $ {\ rm {R}} $, то ток в цепи равен току, производимому одной ячейкой.
  2. Если $ {\ rm {r}} / {\ rm {m}}>> {\ rm {R}} $, то $ {\ rm {I}} = {{{\ rm {mE}}} \ over {\ rm {r}}} $. Если эквивалентное внутреннее сопротивление $ {{\ rm {r}} \ over {\ rm {m}}} $ больше внешнего сопротивления, тогда ток в цепи равен $ {\ rm {m}} $, умноженному на ток, производимый короткозамкнутый элемент.
  3. Таким образом, максимальный ток может быть получен из параллельной комбинации ячеек, если внешнее сопротивление мало по сравнению с чистым внутренним сопротивлением ячеек.

Смешанная группа

Пусть в одной строке находится $ n $ одинаковых ячеек, а параллельно — $ m $ строк.Комбинацию ячеек можно заменить одной ячейкой с ЭДС nE и внутренним сопротивлением $ {{{\ rm {nr}}} \ over m} $. Текущее значение $ I = {{nE} \ over {R + {{nr} \ over m}}} ​​= {E \ over {{R \ over n} + {r \ over m}}} ​​$, где $ \ quad {\ rm {n}} \ times {\ rm {m}} = {\ rm {p}} = $ общее количество ячеек. 2}}} \ quad $ или $ \ quad {{\ rm {R}} \ over {\ rm {n}}} = {{\ rm {r}} \ over {\ rm {m}}} $ При смешанном группировании ячеек ток в цепи максимален, если $ {{\ rm {R}} \ over {\ rm {n}}} = {{\ rm {r}} \ over {\ rm {m}}} \ quad $ и $ \ quad {{\ rm {I}} _ {\ max}} = {{{\ rm {nE}}} \ over {2 {\ rm {R}}}} = {{{\ rm {mE}}} \ over {2 {\ rm {r}}}} долларов США
  • В смешанной группе ячеек мощность, передаваемая нагрузке, максимальна, когда внешнее сопротивление R равно общему внутреннему сопротивлению или $ R = {{{\ rm {nr}}} \ over m} \ quad $ или $ \ quad {R \ над n} = {r \ over m} $.2}}}
  • долл. США
      В смешанной комбинации ячеек ток в цепи и мощность, передаваемая на нагрузку, становятся максимальными при одинаковых условиях. Вот почему это предпочтительнее последовательной и параллельной комбинации ячеек.

    Решенные примеры

    ПОКАЗАТЬ РЕШЕНИЕ


    Загрузите приложение eSaral для видеолекций, полной версии, учебных материалов и многого другого …

    Sol. Параллельная комбинация трех ячеек $ {\ rm {I}} = {{\ rm {E}} \ over {{\ rm {R}} + {\ rm {r}} / 3}} $ Конечная разность потенциалов $ V = IR = {{ER} \ over {R + r / 3}} \ quad $ или $ \ quad {r \ over 3} = {{ER — RV} \ over V} $ или $ \ quad r = 3 \ left ({{{ER — RV} \ over V}} \ right) = 3 \ left ({{{2 \ times 5 — 5 \ times 1.5} \ over {1.5}}} \ right) = 5 \ Omega $


    ПОКАЗАТЬ РЕШЕНИЕ


    Загрузите приложение eSaral для видеолекций, полной версии, учебных материалов и многого другого …

    Sol. Использование закона II в цикле abcda $ — 2 {{\ rm {I}} _ 1} + 24 — 27 — 6 {{\ rm {I}} _ 2} = 0 \ quad $ или $ \ quad 2 {{\ rm {I}} _ 1} + 6 {{\ rm {I}} _ 2} = — 3 $ $ \ ldots .. (1) $ Используя закон II в цикле cdfec, мы получаем $ \ quad — 27 — 6 {{\ rm {I}} _ 2} + 4 {{\ rm {I}} _ 3} = 0 \ quad $ или $ \ quad — 6 {{ \ rm {I}} _ 2} + 4 {{\ rm {I}} _ 3} = 27 \ quad \ ldots \ ldots (2) $ Из правила соединения в c мы получаем $ \ quad {{\ rm {I}} _ 1} = {{\ rm {I}} _ 2} + {{\ rm {I}} _ 3} $ $ \ ldots.. (3) $ Из 2 и 3 получаем $ \ quad — 6 {{\ rm {I}} _ 2} + 4 \ left ({{{\ rm {I}} _ 1} — {{\ rm {I}} _ 2}} \ справа) = 27 \ quad $ или $ \ quad 4 {{\ rm {I}} _ 1} — 10 {{\ rm {I}} _ 2} = 27 \ quad \ ldots \ ldots $ (4) Решая 1 и 4, получаем $ {{\ rm {I}} _ 1} = 3 {\ rm {A}}, \ quad {{\ rm {I}} _ 2} = — 1.5 {\ rm {A}} \ quad $ so $ {{\ rm {I}} _ 3} = {{\ rm {I}} _ 1} — {{\ rm {I}} _ 2} = 4.5 {\ rm {A}} $ Отрицательный знак $ {{\ rm {I}} _ 2} $ означает, что направление должно быть противоположным показанному на рисунке.


    Также читают:

    Загрузите лучшее приложение для подготовки к экзаменам в Индии

    Класс 9-10, JEE и NEET

    Скачать приложение eSaral Серия

    , параллельное и последовательно-параллельное соединение фотоэлектрических панелей

    Серия

    , параллельная и последовательно-параллельная конфигурация фотоэлектрических массивов

    Что такое солнечная фотоэлектрическая матрица?

    Солнечный фотоэлектрический модуль доступен в диапазоне от 3 Вт P до 300 Вт P .Но часто нам нужна мощность в диапазоне от кВт до МВт. Чтобы добиться такой большой мощности, нам нужно соединить N модулей последовательно и параллельно.

    Ряд фотоэлектрических модулей

    Когда N-количество фотоэлектрических модулей подключено последовательно. Вся цепочка последовательно соединенных модулей называется цепочкой фотоэлектрических модулей. Модули соединены последовательно для увеличения напряжения в системе. На следующем рисунке показана схема последовательно соединенных, параллельно и последовательно параллельно соединенных фотоэлектрических модулей.

    Массив фотоэлектрических модулей

    Для увеличения текущего числа N фотоэлектрических модулей подключаются параллельно. Такое соединение модулей в последовательной и параллельной комбинации известно как «солнечная фотоэлектрическая матрица» или «матрица фотоэлектрических модулей». Схема массива солнечных фотоэлектрических модулей, подключенных в последовательно-параллельную конфигурацию, показана на рисунке ниже.

    Элемент солнечного модуля:

    Солнечный элемент представляет собой устройство с двумя выводами. Один положительный (анод), а другой отрицательный (катод).Расположение солнечных элементов известно как солнечный модуль или солнечная панель, а расположение солнечных панелей известно как фотоэлектрическая батарея.

    Важно отметить, что с увеличением последовательного и параллельного подключения модулей увеличивается и мощность модулей.

    Связанные сообщения:

    Последовательное соединение модулей

    Иногда напряжение системы, необходимое для электростанции, намного выше, чем то, что может произвести один фотоэлектрический модуль. В таких случаях N-количество фотоэлектрических модулей подключается последовательно для обеспечения необходимого уровня напряжения.Это последовательное соединение фотоэлектрических модулей аналогично соединению N-числа ячеек в модуле для получения требуемого уровня напряжения. На следующем рисунке показаны фотоэлектрические панели, подключенные последовательно.

    При таком последовательном подключении увеличивается не только напряжение, но и мощность, генерируемая модулем. Для этого отрицательная клемма одного модуля соединяется с положительной клеммой другого модуля.

    Если один модуль имеет напряжение холостого хода V OC1 , равное 20 В, а другой, подключенный последовательно, имеет напряжение холостого хода V OC2 , равное 20 В, то общий разрыв цепи в цепи представляет собой сумму двух напряжений

    В OC = V OC1 + V OC2

    V OC = 20 V + 20 V = 40 V

    Важно отметить, что суммирование напряжений в точке максимальной мощности также применимо. в случае массива PV.

    Расчет количества модулей, требуемых последовательно, и их общей мощности

    Для расчета количества фотоэлектрических модулей, которые будут подключены последовательно, необходимо указать необходимое напряжение фотоэлектрической матрицы. Мы также увидим общую мощность, генерируемую фотоэлектрической антенной. Обратите внимание, что все модули идентичны и имеют одинаковые параметры модуля.

    Шаг 1: Обратите внимание на требования к напряжению фотоэлектрической матрицы

    Поскольку мы должны соединить N модулей последовательно, мы должны знать требуемое напряжение от фотоэлектрической матрицы

    • Напряжение холостого хода фотоэлектрической матрицы В OCA
    • Напряжение фотоэлектрической матрицы в точке максимальной мощности, В MA

    Шаг 2: Обратите внимание на параметры фотоэлектрического модуля, который должен быть подключен в последовательную цепочку

    Параметры фотоэлектрического модуля, такие как ток и напряжение при максимальной мощности point и другие параметры, такие как V OC , I SC, и P M , также должны быть отмечены.

    Шаг 3: Рассчитайте количество модулей, которые будут подключены последовательно.

    Для расчета количества модулей «N» общее напряжение массива делится на напряжение отдельного модуля, поскольку фотоэлектрический модуль должен работать под STC — отношение напряжения массива в точке максимальной мощности V MA к напряжению модуля в точке максимальной мощности V M .

    Аналогичный расчет для напряжения холостого хода фотоэлектрической панели также может быть выполнен, то есть отношения напряжения массива при разомкнутой цепи V OCA к напряжению модуля в разомкнутой цепи V OC .Обратите внимание, что значение «N» может быть нецелым числом, поэтому мы должны взять следующее большее целое число, и поэтому значение V MA и V OCA также увеличится, чем мы хотели.

    Шаг 4: Расчет общей мощности фотоэлектрической матрицы

    Общая мощность фотоэлектрической матрицы — это сумма максимальной мощности отдельных модулей, соединенных последовательно. Если P M — максимальная мощность одного модуля, а «N» — количество модулей, соединенных последовательно, то общая мощность фотоэлектрической матрицы P MA составляет N × P M .

    Мы также можем рассчитать мощность массива как произведение напряжения фотоэлектрической матрицы и тока в точке максимальной мощности, то есть

    В MA × I MA

    Связанные сообщения:

    Пример:

    Сейчас чтобы понять эти шаги более математическим способом. Возьмем, к примеру, электростанцию ​​мощностью 2 МВт, в которой большое количество фотоэлектрических модулей подключено последовательно. Инвертор мощностью 2 МВт может принимать входное напряжение от 600 В до 900 В.

    Определите количество модулей, подключенных последовательно, чтобы получить максимальное напряжение точки питания 800 В.Также определите мощность, поставляемую этим фотоэлектрическим массивом. Параметры одиночного фотоэлектрического модуля следующие:

    • Напряжение холостого хода В OC = 35 В
    • Напряжение в точке максимальной мощности В M = 29 В
    • Ток короткого замыкания I SC = 7,2 A
    • Ток в точке максимальной мощности I M = 6,4 A

    Шаг 1: Обратите внимание на требования к напряжению фотоэлектрической матрицы

    • Напряжение холостого хода фотоэлектрической матрицы V OCA = Не указано
    • Напряжение фотоэлектрической матрицы в точке максимальной мощности V MA = 800 В

    Шаг 2: Обратите внимание на параметры фотоэлектрического модуля, который должен быть подключен в последовательную цепочку

    Напряжение холостого хода В OC = 35 В

    Напряжение в точке максимальной мощности В M = 29 В

    Ток короткого замыкания I SC = 7.2 A

    Ток при максимальной мощности I M = 6,4 A

    Максимальная мощность P M

    P M = V M x I M

    = 29 В x 6,4 A

    P M = 185,6 Вт

    Шаг 3: Рассчитайте количество модулей, которые будут подключены последовательно

    N = V MA / V M

    N = 800/29

    N = 27,58 (Высшее целое значение 28)

    Возьмите более высокое целое значение 28 модулей.Из-за более высокого целочисленного значения N также увеличится значение V MA и V OCA .

    В MA = V M × N

    = 29 × 28

    = 812 В

    Шаг 4: Расчет полной мощности фотоэлектрической матрицы

    P MA = N × P M

    = 28 × 185,6

    = 5196,8 Вт

    Таким образом, нам нужно 28 фотоэлектрических модулей для последовательного соединения с общей мощностью 5196.8 Вт, чтобы получить желаемое максимальное напряжение фотоэлектрической матрицы 800 В.

    Связанные сообщения:

    Несоответствие в последовательно соединенных фотоэлектрических модулях

    Максимальная мощность фотоэлектрического модуля является произведением напряжения и тока при максимальной мощности . Когда модули не подключены последовательно, мощность, производимая отдельным модулем, отличается. Возьмем пример таблицы 1, приведенной ниже.

    Таблица 1

    16 серии 4.1
    Модули В M В вольт I M в Ампер P M в Вт Модуль
  • 71
  • 4.1 65,6
    Модуль B 15,5 4,1 63,55
    Модуль C 15,3 4,1 62,73
    191,88

    Если три модуля в таблице 1 соединены последовательно, их напряжение добавляется, но ток остается неизменным, учитывая, что все модули идентичны и имеют одинаковое значение I M = 4.1 A.

    Разница в напряжениях модулей A, B и C, соединенных последовательно, не приводит к потере мощности, производимой массивом фотоэлектрических модулей, учитывая, что все модули идентичны и имеют одинаковое значение I M = 4,1 A.

    Но если текущая мощность модулей, соединенных последовательно, не идентична, то ток, протекающий через последовательно соединенные фотоэлектрические модули, будет равен наименьшему току, производимому модулем в цепочке.Возьмем пример таблицы 2, приведенной ниже.

    Таблица 2

    16
    Модули В M в В I M в Ампер P M в Вт Модуль
  • 71
  • 4,1 65,6
    Модуль B 15,5 3,2 49,6
    Модуль C 15.3 4,1 62,73
    Всего In Series = 46,8 In Series = 3,2 177,93

    Если все модули в таблице 2 соединены последовательно, то ток протекает через серию количество подключенных модулей определяется модулем с наименьшим током. В этом случае модуль B имеет самый низкий ток 3,2 А по сравнению с модулями A и C.

    Таким образом, ток, протекающий через эти три последовательно соединенных модуля, равен 3.2 А. Теперь сравните таблицы 1 и 2 и общую мощность, производимую обоими. Из-за модулей с одинаковым током в таблице 2 общая вырабатываемая мощность составляет 177,93 Вт, что меньше, чем общая мощность, производимая модулями в таблице 1, т.е. 191,88 Вт.

    Мы можем видеть, что из-за несоответствия тока выходная мощность, производимая модулями последовательно подключенные модули. Таким образом, при последовательном соединении модулей несоответствие напряжения не является проблемой, а несоответствие тока приводит к потере мощности. Следовательно, модули с разными номинальными токами не следует подключать последовательно.

    Похожие сообщения:

    Параллельное соединение модулей

    Иногда для увеличения мощности солнечной фотоэлектрической системы вместо увеличения напряжения путем последовательного соединения модулей ток увеличивается путем параллельного соединения модулей. Ток в параллельной комбинации массива фотоэлектрических модулей представляет собой сумму отдельных токов модулей.

    Напряжение в параллельной комбинации модулей остается таким же, как и напряжение отдельного модуля, учитывая, что все модули имеют одинаковое напряжение.

    Параллельная комбинация достигается путем подключения положительной клеммы одного модуля к положительной клемме следующего модуля и отрицательной клеммы к отрицательной клемме следующего модуля, как показано на следующем рисунке. На следующем рисунке показаны солнечные панели, подключенные параллельно.

    Если ток I M1 — это максимальный ток точки питания одного модуля, а I M2 — максимальный ток точки питания другого модуля, то общий ток подключенного параллельно модуля будет I M1 + Я М2 .Если мы продолжим добавлять модули параллельно, текущий будет расти. Он также применим для тока короткого замыкания Isc.

    Расчет количества модулей, требуемых в параллель, и их общей мощности

    Для расчета количества фотоэлектрических модулей, которые будут подключены параллельно, необходимо указать требуемый ток фотоэлектрической матрицы. Мы также увидим общую мощность, генерируемую фотоэлектрической антенной. Обратите внимание, что все модули идентичны и имеют одинаковые параметры модуля.

    Шаг 1: Обратите внимание на текущие требования фотоэлектрической матрицы

    Поскольку мы должны подключить N модулей параллельно, мы должны знать требуемый ток от фотоэлектрической матрицы

    • Ток короткого замыкания фотоэлектрической матрицы I SCA
    • Ток фотоэлектрической матрицы в точке максимальной мощности I MA

    Шаг 2: Обратите внимание на параметры фотоэлектрического модуля, который должен быть подключен параллельно

    Параметры фотоэлектрического модуля, такие как ток и напряжение в точке максимальной мощности и Следует также отметить другие параметры, такие как V OC , I SC, и P M .

    Шаг 3: Рассчитайте количество модулей, которые будут подключены параллельно

    Для расчета количества модулей N общий ток массива делится на ток отдельного модуля, поскольку модуль PV должен работать под STC — отношение тока массива в точке максимальной мощности I MA к току модуля в точке максимальной мощности I M .

    Аналогичный расчет для тока короткого замыкания фотоэлектрической системы также может быть выполнен, т.е.отношение тока короткого замыкания массива I SCA к току короткого замыкания модуля I SC .

    Обратите внимание, что значение N может быть нецелым числом, поэтому мы должны взять следующее большее целое число, и поэтому значение I MA и I SCA также увеличится, чем мы хотели.

    Шаг 4: Расчет полной мощности фотоэлектрической матрицы

    Общая мощность фотоэлектрической матрицы — это сумма максимальной мощности отдельных модулей, соединенных параллельно.Если P M — максимальная мощность одного модуля, а «N» — количество модулей, подключенных параллельно, то общая мощность фотоэлектрической матрицы P MA составляет N × P M . мы также можем рассчитать мощность массива как произведение напряжения и тока фотоэлектрической матрицы в точке максимальной мощности, то есть V MA × I MA .

    Похожие сообщения:

    Пример:

    Давайте возьмем пример, вычислим количество модулей, требуемых параллельно для получения максимального тока точки питания I MA 40 А.Требуемое напряжение системы составляет 14 В. Параметры одиночного фотоэлектрического модуля следующие;

    • Напряжение холостого хода В OC = 18 В
    • Напряжение в точке максимальной мощности В M = 14 В
    • Ток короткого замыкания I SC = 6,5 A
    • Ток в точке максимальной мощности I M = 6 A

    Шаг 1: Обратите внимание на текущие требования фотоэлектрической матрицы

    • Ток короткого замыкания фотоэлектрической матрицы I SCA = Не задано
    • Ток фотоэлектрической матрицы в точке максимальной мощности I MA = 40 A

    Шаг 2: Обратите внимание на параметры фотоэлектрического модуля, который должен быть подключен параллельно

    Напряжение холостого хода, В OC = 18 В

    Напряжение в точке максимальной мощности, В M = 14 В

    Ток короткого замыкания I SC = 6.5 A

    Ток при максимальной мощности I M = 6 A

    Максимальная мощность:

    P M = V M x I M

    P M = 14V x 6A

    P M = 84 Вт

    Шаг 3: Рассчитайте количество модулей, которые будут подключены параллельно

    N = I MA / I M

    = 40/6

    N = 6,66 (старшее целое значение 7)

    Возьмите старшее целое значение 7 модулей.Из-за более высокого целочисленного значения N значение I MA и I SCA также увеличится.

    I MA = I M × N

    = 6 × 7

    I MA = 42 A

    Шаг 4: Расчет общей мощности фотоэлектрической матрицы

    P MA = N × P M

    = 7 × 84

    P MA = 588 Вт

    Таким образом, нам нужно подключить параллельно 7 фотоэлектрических модулей общей мощностью 588 Вт, чтобы получить желаемый максимальный ток солнечной батареи 40 А.

    Несоответствие в параллельно соединенных фотоэлектрических модулях

    При параллельном подключении проблема несоответствия тока не является проблемой, но несоответствие напряжения является проблемой. В параллельно соединенных модулях напряжение останется неизменным, если модули имеют одинаковые номинальные значения напряжения.

    Но если номинальное напряжение параллельно соединенных модулей отличается, то напряжение системы определяется модулем, имеющим наименьшее номинальное напряжение, что приводит к потере мощности.

    Влияние рассогласования напряжений не так серьезно, как рассогласование по току, но при выборе модулей необходимо соблюдать осторожность. Рекомендуется отдавать предпочтение последовательным комбинированным модулям с одинаковым номинальным током и параллельным комбинированным модулям с одинаковым номинальным напряжением.

    Серия

    — Параллельное соединение модулей —

    Смешанная комбинация

    Когда нам нужно генерировать большую мощность в диапазоне гигаватт для крупных фотоэлектрических систем, нам необходимо соединять модули последовательно и параллельно.На больших фотоэлектрических установках сначала модули подключаются последовательно, так называемая «цепочка фотоэлектрических модулей», чтобы получить требуемый уровень напряжения.

    Затем много таких цепочек подключают параллельно, чтобы получить требуемый уровень тока для системы. На следующих рисунках показано подключение модулей последовательно и параллельно. Чтобы упростить это, посмотрите справа на следующем рисунке.

    Модуль 1 и модуль 2 соединены последовательно, назовем это цепочкой 1. Складывается напряжение холостого хода цепочки 1 В OC1 i.е.

    V OC1 = V OC + V OC = 2V OC

    В то время как ток короткого замыкания строки 1 I SC1 такой же, т.е.

    I SC1 901 I SC

    Подобно цепочке 1, модули 3 и 4 составляют цепочку 2. Добавляется напряжение холостого хода цепочки 2 В OC2 , т.е.

    В OC2 = В OC + V OC = 2V OC

    В то время как ток короткого замыкания цепочки 2 I SC2 тот же i.е.

    I SC2 = I SC

    Теперь цепочка 1 и цепочка 2 соединены параллельно, нигде напряжение не остается прежним, но добавляется ток, т.е. напряжение холостого хода массива фотоэлектрических модулей

    V OCA = V OC1 = V OC2 = 2V OC

    И ток короткого замыкания массива фотоэлектрических модулей

    I SCA = I SC1 + I I SC2 901 SC + I SC = 2I SC

    Тот же расчет применим для напряжения и тока при максимальной мощности PowerPoint.

    Расчет количества модулей, требуемых последовательно — параллельно, и их общей мощности

    Здесь для расчета количества модулей, требуемых последовательно и параллельно, и мощности, мы предположили, что все модули имеют одинаковые параметры. Обратите внимание, что;

    • N S = Количество модулей в серии
    • N P = Количество модулей, подключенных параллельно

    Шаг 1: Обратите внимание на ток, напряжение и потребляемую мощность фотоэлектрической матрицы

    • PV мощность массива P MA
    • Напряжение фотоэлектрического массива в точке максимальной мощности В MA
    • Ток фотоэлектрического массива в точке максимальной мощности I MA

    Шаг 2: Обратите внимание на параметры фотоэлектрического модуля

    Параметры фотоэлектрического модуля такие как ток и напряжение в точке максимальной мощности, а также другие параметры, такие как V OC , I SC, и P M , также должны быть отмечены.

    Шаг 3: Рассчитайте количество модулей, которые будут подключены последовательно и параллельно

    Для расчета количества модулей в серии N s общее напряжение массива делится на напряжение отдельного модуля, поскольку фотоэлектрическая предполагается, что модуль работает в режиме STC, принимается отношение напряжения массива в точке максимальной мощности V MA к напряжению модуля в точке максимальной мощности V M .

    Аналогичным образом, чтобы рассчитать количество модулей, подключенных параллельно N p , общий ток массива делится на ток отдельного модуля, поскольку модуль PV должен работать под STC, отношение тока массива в точке максимальной мощности I MA к модулю ток в точке максимальной мощности I M берется.

    Аналогичные расчеты можно выполнить для напряжения холостого хода и тока короткого замыкания. Обратите внимание, что значение N s и N P может быть нецелым числом, поэтому мы должны взять следующее большее целое число, поэтому значение I MA , I SCA , V MA и V OCA также будет больше, чем мы хотели.

    Шаг 4: Расчет общей мощности фотоэлектрической матрицы

    Общая мощность фотоэлектрической матрицы — это сумма максимальной мощности отдельных модулей, соединенных последовательно и параллельно.

    Если P M — максимальная мощность одного модуля, N S — количество модулей, подключенных последовательно, а N P — количество модулей, подключенных параллельно, тогда общая мощность фотоэлектрической массив

    P MA = N P × N S × P M

    Мы также можем рассчитать мощность массива как произведение напряжения и тока фотоэлектрической матрицы в точке максимальной мощности, т.е.

    В MA × I MA

    Пример:

    Теперь давайте возьмем пример для микса — комбинации.Мы должны определить количество модулей, необходимых для массива PV со следующими параметрами;

    • Мощность массива P MA = 40 кВт
    • Напряжение в точке максимальной мощности массива В MA = 400 В
    • Ток в точке максимальной мощности массива I MA = 100 A
    • Модуль для конструкция массива имеет следующие параметры;
    • Напряжение в точке максимальной мощности модуля В M = 70 В
    • Ток в точке максимальной мощности модуля I M = 17 А

    Шаг 1: Обратите внимание на ток, напряжение и потребляемую мощность PV массив

    • Мощность PV массива P MA = 40 кВт
    • Напряжение PV массива в точке максимальной мощности V MA = 400 В
    • Ток PV массива в точке максимальной мощности I MA = 100 A

    Шаг 2: Обратите внимание на параметры фотоэлектрического модуля

    Напряжение в точке максимальной мощности модуля V M = 70 В

    Ток в точке максимальной мощности модуля I M = 17 A

    Максимальная мощность P M :

    P M = V M x I M

    P M = 70V x 17A

    P M = 1190 W

    Шаг 3: количество модулей t o быть подключенными последовательно и параллельно

    N S = V MA / V M

    N S = 400/70

    N S = 5.71 (Старшее целое значение 6)

    Возьмите старшее целое значение 6 модулей. Из-за более высокого целочисленного значения N S , значение V MA и V OCA также увеличится.

    V MA = V M × N S

    = 70 × 6

    V MA = 420 V

    Теперь,

    N P = I MA MA MA / I M

    N P = 100/17

    N P = 5.88 (Старшее целое значение 6)

    Возьмите старшее целое значение 6 модулей. Из-за более высокого целочисленного значения N P значение I MA и I SCA также увеличится.

    I MA = I M × N P

    I MA = 17 × 6

    I MA = 102 A

    Шаг 4: Расчет общей мощности PV массив

    P MA = N S × N P × P M

    = 6 × 6 × 1190

    P MA = 42840 W

    Таким образом, we нужно 36 фотоэлектрических модулей .Цепочка из шести модулей, соединенных последовательно, и шести таких цепочек, соединенных параллельно, имеющая общую мощность 42840 Вт для получения желаемого максимального тока фотоэлектрической матрицы 100 А и напряжения 400 В.

    Обратите внимание, что из-за более высокого целочисленного значения 6 максимальный ток и напряжение фотоэлектрической матрицы составляют 102 А и 420 В соответственно.

    Заключение

    В этой статье было проведено углубленное исследование солнечного фотоэлектрического модуля и массива. Изучены необходимость, структура и конструкция модулей для более высокого уровня мощности.Он также включает в себя процедуру измерения параметров и объяснение байпасного диода и блокирующего диода для безопасности модуля.

    Мы также видели описание массива фотоэлектрических модулей, а также его необходимость и комбинацию подключения. Расчет и процедура проектирования последовательных, параллельных и смешанных соединений были выполнены подробно вместе с исследованием несоответствия напряжения и тока модулей. Такое изучение фотоэлектрического модуля и массива является обязательным требованием для проектировщика фотоэлектрической системы.

    В статье дано глубокое понимание конструкции важных компонентов (модулей и массива) фотоэлектрической системы, которые могут быть использованы для создания правильной, эффективной и надежной конструкции фотоэлектрической системы.

    Связанные сообщения:

    Серия

    и параллельные схемы в источниках питания

    Фотоэлектрические модули и батареи являются строительными блоками системы. Хотя каждый модуль или батарея имеют номинальное напряжение или силу тока, их также можно соединить вместе, чтобы получить желаемое напряжение в системе.

    1. Цепи серии

    Подключение проводов серии

    выполняется на положительном (+) конце одного модуля с отрицательным (-) концом другого модуля. Когда нагрузки или источники питания подключаются последовательно, напряжение увеличивается. Последовательная проводка не увеличивает производимую силу тока. На изображении справа показаны два модуля, подключенных последовательно, что дает 24 В и 3 А. Цепи серии

    можно также проиллюстрировать с помощью батареек для фонарей. Батареи фонарей часто подключаются последовательно для увеличения напряжения и питания лампы с более высоким напряжением, чем одна батарея могла бы питать в одиночку.

    Вопрос: Каково результирующее напряжение при последовательном подключении четырех батарей 1,5 В постоянного тока?

    Ответ: 6 вольт

    2. Параллельные цепи

    Параллельные проводные соединения выполняются от положительных (+) к положительным (+) клеммам и от отрицательных (-) к отрицательным (-) клеммам между модулями. Когда нагрузки или источники подключаются параллельно, токи складываются, а напряжение одинаково во всех частях цепи. Чтобы увеличить силу тока в системе, источники напряжения должны быть подключены параллельно.На изображении справа показаны фотоэлектрические модули, подключенные параллельно, чтобы получить систему на 12 В, 6 А. Обратите внимание, что параллельное соединение увеличивает производимый ток и не увеличивает напряжение.

    Батареи также часто подключаются параллельно для увеличения общего ампер-часа, что увеличивает емкость накопителя и продлевает время работы. S

    3. Последовательные и параллельные схемы

    Системы

    могут использовать сочетание последовательной и параллельной проводки для получить требуемые напряжения и силы тока. На изображении справа показаны четыре модуля на 3 А, 12 В постоянного тока, подключенных последовательно и параллельно.Гирлянды из двух модулей соединены последовательно, увеличивая напряжение до 24 В. Каждая из этих струн подключается параллельно цепи, увеличивая силу тока до 6 ампер. В результате получилась система на 6 ампер и 24 В постоянного тока.

    4. Последовательные и параллельные батареи

    Преимущества параллельной схемы можно проиллюстрировать, наблюдая, как долго проработает фонарик, прежде чем батареи полностью разрядятся. Чтобы фонарик прослужил вдвое дольше, необходимо вдвое увеличить емкость аккумулятора.

    На картинке слева последовательно добавлена ​​цепочка из четырех батарей параллельно другой цепочке из четырех батарей для увеличения емкости (ампер-часов). Новая цепочка батарей подключается параллельно, что увеличивает доступные ампер-часы, тем самым добавляя дополнительную емкость и увеличивая время использования. Вторую цепочку нельзя было добавить последовательно, потому что общее напряжение будет 12 вольт, что несовместимо с 6-вольтовой лампой.

    5. Высоковольтные фотоэлектрические массивы

    До сих пор в этой главе мы обсуждали только входное напряжение до номинального 24 В.Сегодня для большинства инверторов с подключением к сети без батарей требуется вход постоянного тока высокого напряжения. Это входное окно обычно находится в диапазоне от 350 до 550 В постоянного тока. Из-за требований инвертора к входу высокого напряжения фотоэлектрические модули должны быть подключены последовательно, чтобы в достаточной степени увеличить напряжение.

    6. Примеры последовательного и параллельного подключения и инструкции

    1. Подключите фотоэлектрические модули (массив) последовательно или параллельно, чтобы получить желаемое напряжение в системе.

    2. Рассчитайте общую мощность модуля для вольт и ампер.

    3. Подключите массив к контроллеру заряда.

    4. Подключите батареи последовательно или параллельно, чтобы получить желаемое напряжение в системе.

    5. Рассчитайте общее напряжение аккумуляторной батареи и емкость ампер-часов.

    6. Подключите аккумуляторную батарею к контроллеру заряда.

    Источник : «ФОТОЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ — Руководство по проектированию и установке» компании Solar Energy International.

    Тренинг по сертификации солнечной энергии от профессиональных установщиков солнечных батарей

    С 18 сертифицированными IREC-ISPQ тренерами по солнечной фотоэлектрической батарее и 24 сертифицированными специалистами по установке солнечных фотоэлектрических систем, сертифицированными NABCEP, — больше, чем в любой другой учебной организации по солнечной энергии, — опытная команда Solar Energy International находится в авангарде образования в области возобновляемых источников энергии. Если вы ищете онлайн-обучение по солнечной энергии или личное лабораторное обучение для сдачи экзамена начального уровня NABCEP или сертификации установщика NABCEP, почему бы не получить свое образование от команды самых опытных специалистов по установке солнечных батарей в отрасли? Многие инструкторы SEI участвовали в самых известных солнечных установках в своих общинах в США и в развивающихся странах.

    Чтобы начать свой путь солнечной тренировки сегодня с Solar Energy International, щелкните здесь.

    Смешивание солнечных панелей — что можно и чего нельзя • СЕКРЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

    Секреты последовательного или параллельного подключения различных солнечных панелей — полное руководство

    В этой статье мы покажем вам:

    Давайте сразу перейдем к делу.

    Основы подключения различных фотоэлектрических панелей последовательно или параллельно

    Смешивание солнечных панелей разного напряжения или мощности или произведенных разными производителями — часто задаваемый вопрос большинством домашних мастеров.

    Хотя смешивать разные солнечные панели не рекомендуется, это не запрещено, и все будет в порядке, если будут тщательно учтены электрические параметры каждой панели (напряжение, мощность, ток).

    Когда вы собираетесь соединить две панели, произведенные разными поставщиками, они не проблема.

    Проблема заключается в разных электрических характеристиках панелей, а также в различном снижении производительности.

    Мы собираем солнечные панели для увеличения вырабатываемой солнечной энергии.

    Подключение нескольких солнечных панелей последовательно, параллельно или в смешанном режиме — это эффективный и простой способ не только построить рентабельную систему солнечных панелей, но и помогает нам добавлять больше солнечных панелей в будущем для удовлетворения наших требований. возрастающие суточные потребности в электроэнергии.

    Способ подключения солнечных панелей зависит от:

    • Тип вашей системы солнечных панелей,
    • Солнечная энергия, которую вы хотите вырабатывать,
    • Другие компоненты системы, такие как контроллер заряда, аккумулятор и инвертор.

    Есть два основных типа подключения солнечных панелей — последовательно или параллельно. Вы подключаете солнечные панели последовательно, когда хотите получить более высокое напряжение.

    Если вам, однако, требуется более высокий ток, вы должны подключить панели параллельно.

    Если вам нужно как более высокое напряжение, так и более высокий ток, вы должны применить оба режима подключения, это означает, что часть ваших солнечных панелей должна быть подключена последовательно, а остальные должны быть подключены параллельно.

    Важно помнить, что оба режима подключения обеспечивают более высокую мощность.

    Следовательно, если выходная мощность одной солнечной панели не может удовлетворить ваши ежедневные потребности в электроэнергии, вам следует подумать о добавлении к ней дополнительных таких панелей, последовательно или параллельно.

    Однако, чтобы получить максимально эффективную систему солнечных панелей, вы должны соблюдать некоторые основные принципы, связанные с подключением солнечных панелей.

    И последнее, но не менее важное: не забывайте о максимальной токовой защите солнечных панелей и солнечной энергосистемы!

    Последовательное подключение солнечных фотоэлектрических панелей

    Как мы уже говорили выше, при последовательном соединении солнечных панелей мы получаем повышенную мощность в сочетании с более высоким напряжением.

    Такое «более высокое напряжение» означает, что последовательное соединение чаще применяется в сетевых солнечных системах, где:

    1) напряжение системы часто составляет не менее 24 В и

    2) выходное напряжение солнечной батареи подается на инвертор или контроллер заряда с обычно более высоким входным напряжением по сравнению с автономными системами.

    Последовательное подключение означает соединение положительного вывода солнечной панели с отрицательным выводом следующей солнечной панели до тех пор, пока в конечном итоге у вас не останется один свободный положительный и один свободный отрицательный вывод массива, которые должны быть подключены к входу либо инвертора (в случае подключенной к сети системы без резервного аккумулятора) или контроллера заряда (в случае подключенной к сети системы с резервным аккумулятором или автономной системы солнечных панелей).

    При последовательном подключении солнечных панелей общий выходной ток солнечной батареи равен току, проходящему через одну панель, а общее выходное напряжение представляет собой сумму падений напряжения на каждой солнечной панели.

    Последнее действительно только при условии, что подключаемые панели одного типа и номинальной мощности.

    Давайте рассмотрим изображенные ниже солнечные панели, предназначенные для системы солнечных панелей на 12 В, работающие в точке максимальной мощности , обеспечивая при этом указанные напряжение и ток, которые соответствуют этой точке отслеживания мощности.

    Схема соединенных последовательно солнечных панелей

    Подключение солнечных панелей разного номинала последовательно

    Вот последовательное соединение солнечных панелей разного номинала напряжения и одинакового тока:

    Изображение разводки солнечных панелей разные номиналы в серии

    Вы можете видеть, что если одна из солнечных панелей имеет более низкое номинальное напряжение (и такой же номинальный ток) по сравнению с остальными панелями, выходная мощность ниже, чем в предыдущем примере, но потери не существенный.Однако все будет совершенно иначе, если вы последовательно соедините панели с разными номинальными токами.

    Однако вы должны иметь в виду, что ток, вырабатываемый солнечной панелью, зависит от температуры окружающей среды, температуры солнечных элементов и солнечного излучения.

    Если солнечная панель меньшей мощности относится к другой серии или другой марки, она может вести себя по-разному в тех же условиях окружающей среды.

    Например, если в одинаковых условиях окружающей среды солнечная панель разной мощности (т.е.е., 136 Вт) имеет более низкий ток (например, 7,5 А), это снизит производительность всей солнечной батареи, поскольку ограничит ток солнечной батареи до 7,5 А.

    Производительность солнечной батареи такая же высокая, как и производительность самого слабого элемента.

    При последовательном соединении таким слабым элементом является солнечная панель с наименьшим током.

    Следующий пример показывает это более подробно.

    На этот раз у нас есть последовательное соединение солнечных панелей с разным номинальным напряжением и разным номинальным током:

    Изображение серия подключение солнечных панелей разного номинального напряжения и разного номинального тока

    На этом рисунке , вы можете видеть, что в общей сложности используются три различных типа солнечных панелей.

    Каждый тип панели имеет собственное номинальное напряжение, ток и мощность.

    Общий ток здесь равен , что определяется панелью с наименьшим номинальным током , и в результате общая мощность значительно снижается (на 40%) по сравнению с предыдущим примером, где потеря выходной мощности не столь значительна. .

    Кроме того, если вы посмотрите на первую панель в строке и предположите, что вы подключили четыре таких панели параллельно, то общая выходная мощность будет: 4 x 85 Вт = 340 Вт.

    Просто сравните это с резко сниженной мощностью 365 Вт, и вы обнаружите, что если вы последовательно подключите солнечные панели с разными номиналами напряжения и тока, общая выходная мощность будет определяться в основном солнечной панелью с самым низким рейтингом!

    Более того, давайте представим идеальную фиктивную ситуацию, когда ток не влияет на производительность солнечной батареи — общая собранная солнечная мощность составит 515 Вт (85 Вт + 126 Вт + 152 Вт + 152 Вт)!

    Подключение солнечных панелей параллельно

    Следующий основной тип подключения солнечных панелей — параллельное.

    Параллельное соединение солнечных панелей прямо противоположно последовательному соединению и используется для увеличения общего выходного тока массива и, следовательно, общей выходной мощности при сохранении того же напряжения.

    «То же напряжение» — это системное напряжение, которое для автономных систем солнечных панелей обычно составляет всего 6 В или 12 В.

    По этой причине параллельное подключение более типично для автономных систем.

    При параллельном подключении все положительные клеммы панелей соединяются вместе, и все отрицательные клеммы также соединяются вместе.

    В конечном итоге у вас есть одна общая положительная и одна общая отрицательная клемма солнечной батареи, которые должны быть подключены к входу либо инвертора (в случае сетевой системы без резервного аккумулятора), либо контроллера заряда (в случае подключенной к сети системы с резервным аккумулятором или автономной системы).

    Когда вы подключаете солнечные панели параллельно, общее выходное напряжение солнечной батареи такое же, как напряжение отдельной панели, а общий выходной ток представляет собой сумму токов, проходящих через каждую панель.

    Последнее действительно только при условии, что подключаемые панели одного типа и номинальной мощности.

    Изображение параллельной проводки аналогичных солнечных панелей

    Параллельное подключение солнечных панелей разного номинала

    Вот параллельное соединение солнечных панелей разного номинального напряжения и одинакового номинального тока:

    Изображение параллельного соединения солнечных панелей с разным номинальным напряжением и одинаковым номинальным током

    Как видите, ситуация ухудшается, так как полное напряжение массива определяется солнечной панелью с самым низким рейтингом напряжения: мы получили потерю 11% установлена ​​солнечная энергия.

    Давайте посмотрим, что произойдет, когда мы внесем еще больше разнообразия и подключим параллельно солнечные панели с разным номинальным напряжением и током:

    Изображение подключенных параллельно солнечных панелей с разным номинальным напряжением и током

    Дела неуклонно ухудшаются, но очевидно, что что вы теряете здесь, так как мощность намного ниже по сравнению с последовательным соединением различных солнечных панелей.

    Важно подвести итог:

    Как при последовательном, так и при параллельном подключении, подключение панели с более низким номиналом мощности к массиву приводит к снижению всей выходной мощности.

    Чем ниже рейтинг, тем выше потери солнечной энергии.

    Это, однако, гораздо более важно для панелей, соединенных параллельно.

    Следовательно, если вы хотите получить максимальную мощность от вашей солнечной батареи, вам следует подключать только аналогичные панели.

    Использование различных панелей, подключенных последовательно или параллельно, ВСЕГДА снижает установленную мощность.

    Кроме того, если у вас нет другого выбора, кроме подключения разнородных панелей, вы должны знать, что:

    1) Для последовательного подключения — более важен одинаковый номинальный ток панелей.

    2) При параллельном подключении — важнее одинаковое напряжение панелей.

    Смешанное подключение солнечных панелей

    Также возможно сочетание последовательного и параллельного подключения.

    Изображение комбинации последовательного и параллельного соединения солнечных фотоэлектрических панелей

    Действительно, это зависит от максимально возможного общего выходного напряжения и максимально возможного общего выходного тока солнечной батареи, которые ограничены максимальным входным напряжением и максимальный входной ток вашего контроллера заряда (для автономных систем) или инвертора (для сетевых систем).

    Расчеты показывают, сколько панелей и как подключать.

    Вы должны помнить, что последовательное соединение увеличивает напряжение, а параллельное соединение увеличивает ток.

    Как последовательное, так и параллельное соединение приводят к увеличению установленной мощности, которая снижается, если вы решите подключить солнечные панели разных номиналов.

    Если вы решите применить смешанное соединение, на практике ваша солнечная батарея будет состоять из четного числа панелей (кратно 2), например, 4 панели (2 последовательно и 2 параллельно) или 6 панелей (3 дюйма). серии и 2 параллельно).

    Если расчеты размеров системы приводят к нечетному количеству панелей (например, 3 или 5), и вы уверены, что не собираетесь добавлять больше панелей в будущем, целесообразно использовать последовательную или параллельную проводку.

    Если в любом случае вы предпочитаете подключать солнечные панели разного номинала, а не тратить деньги на покупку аналогичных солнечных панелей и в конечном итоге получаете установленную мощность, которая вам никогда не понадобится, будет разумной идеей разделить панели на два набора и подключить их друг к другу. параллельно.

    В таком случае, однако, вам следует либо поискать контроллер заряда (или инвертор для сетевых систем) с как минимум двумя входными источниками питания, либо установить второй контроллер заряда (или инвертор для сетевых систем).

    Как вы видите, с солнечной батареей, состоящей из разных солнечных панелей, единственный способ избежать потерь установленной мощности — это разделить панели на отдельные цепи, однако, ради, возможно, более сложной проводки и более дорогостоящего контроллера заряда или инвертор.

    Что мы рекомендуем:
    1) Используйте панели с одинаковыми рейтингами.

    2) При подключении разных солнечных панелей, чтобы минимизировать потери:

    • Подключайте только последовательно панели разных марок и одинакового тока.
    • Подключить параллельно панели разных марок и одинакового напряжения.
    • Подключение различных солнечных панелей к солнечной батарее не рекомендуется, так как напряжение или ток могут снизиться. Это приводит к снижению выходной мощности и, следовательно, к меньшему количеству электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями. Поэтому, если вы планируете использовать разнородные панели, попробуйте выбрать панели с одинаковым напряжением и током.
    • Каждая отдельная панель в солнечной батарее имеет свою оптимальную точку отслеживания солнечной энергии в данный момент.Предположим, вы используете контроллер заряда MPTT. Различные солнечные панели снижают эффективность контроллера для отслеживания этой оптимальной точки питания. Контроллер заряда MPPT на солнечной батарее является более умным устройством, чем контроллер заряда PWM, с точки зрения его способности выжимать больше солнечной энергии, отслеживая оптимальную точку мощности фотоэлектрических панелей или солнечной батареи. Однако при поиске оптимального компромисса недостаточно умен, чтобы проводить триангуляцию между столькими различными точками оптимальной мощности.

    Как выжать больше солнечной энергии из различных солнечных панелей, нарушив правила передовой практики?

    Можно сказать, у меня разные панели.

    Купил. Это была настоящая сделка.

    Я не хочу их выбрасывать.

    Что я могу сделать, чтобы выжать из них оптимальную солнечную энергию?

    Да, вы можете это сделать, но это требует определенных вложений.

    Вам следует купить дополнительные контроллеры заряда и попытаться изолировать эти различия, реализовав «Идеальное смешивание».’

    Вот идеальное сочетание различных солнечных панелей одинакового напряжения, соединенных параллельно, с помощью контроллера заряда:

    Изображение идеального смешивания различных солнечных панелей одинакового напряжения, соединенных параллельно, с помощь контроллера заряда

    Сценарий 1. Солнечные панели и контроллер заряда рассчитаны на одно и то же напряжение в системе.

    В этом случае вы можете использовать ШИМ-контроллеры, если вы ищете недорогое решение.

    На рисунке выше показано соединение двух различных солнечных панелей на 12 В: 100 Вт (18 В x 5,5 A Imp) и 50 Вт (18 Vmp x 2,77 Imp), предназначенных для системы солнечной энергии с системным напряжением 12 В.

    Это могут быть, например, одна монокристаллическая и одна поликристаллическая солнечные панели.

    Или ПВХ панели одного типа (например, поли или моно), но произведенные разными производителями.

    Более того, вы можете использовать эту схему не только для выявления различий между разными типами солнечных панелей, но и для уменьшения различий, вызванных окружающей средой, между точно такими же фотоэлектрическими панелями.Например, таким образом вы избежите снижения производительности, когда одна из фотоэлектрических панелей частично затемнена в течение дня или указывает неоптимальное направление.

    Имейте в виду, что это упрощенная схема. Следовательно, дополнительное оборудование, необходимое для объединения этих солнечных панелей, такое как блоки сумматора постоянного тока и предохранители, не используется.

    Далее идет идеальное смешение различных фотоэлектрических панелей разного напряжения с помощью контроллера заряда:

    Изображение идеального смешения различных фотоэлектрических панелей разного напряжения с контроллером

    Сценарий 2.Солнечные панели имеют номинальное напряжение выше, чем напряжение в системе.

    У вас есть две разные солнечные панели с более высоким напряжением, т. Е. Одна 100 Вт / 24 В и одна 200 Вт / 24 В, которые вы хотите подключить к уже работающей солнечной энергосистеме 12 В, состоящей из двух солнечных панелей 12 В 50 Вт, подключенных параллельно из предыдущей. сценарий (см. рисунок выше).

    В этом случае вы должны использовать понижающий контроллер заряда MPPT, способный понижать напряжение солнечной панели 24 В до 12 В.

    Почему контроллеры заряда MPPT?

    Почему бы не использовать недорогой контроллер PW, спросите вы?

    Потому что контроллеры заряда MPPT преобразуют разницу напряжений между солнечной панелью 24 В и батареей на 12 В в увеличение выходного тока, который в два раза выше по сравнению с использованием контроллера заряда PWM.

    При этом вдвое большем токе мощность на выходе контроллера MPPT будет почти в два раза выше по сравнению с использованием понижающего контроллера ШИМ.

    Имейте в виду, что это упрощенная схема. Следовательно, отсутствует оборудование, необходимое для объединения этих солнечных панелей и предохранителей.

    Если вам понравилась эта статья, вам также могут понравиться наши новые книги по kindle:

    1. «Полное руководство по проектированию солнечной энергии: меньше теории, больше практики» [Мягкая обложка и издание Kindle] Это недостающее Руководство по проверенному, простому и быстрому проектированию систем солнечного электричества для вашего дома, бизнеса, лодки, автомобиля или других мероприятий на свежем воздухе.Написано экспертами как для начинающих, так и для профессионалов.

    Щелкните здесь, чтобы получить «Полное руководство по проектированию солнечной энергии: меньше теории, больше практики» Kindle Book на Amazon прямо сейчас и приступайте к работе Экономьте деньги на электроэнергии и защитите свою семью от энергетической зависимости!

    2. «Правда о солнечных панелях — книга, которую производители, продавцы, установщики и мошенники, занимающиеся изготовлением солнечных батарей, не хотят, чтобы вы читали» [издание в мягкой обложке и Kindle].Эта самая продаваемая книга в категории солнечных батарей на Amazon Paperback & Kindle Books содержит больше секретов и полезных советов о солнечных батареях, которые сэкономят вам много времени и денег. Книгу можно купить в любом магазине Amazon по всему миру.

    Щелкните здесь, чтобы получить « Правда о солнечных панелях» в мягкой обложке или Kindle Закажите на Amazon сейчас и начните Экономьте деньги на электричестве и защитите свою семью от энергии Зависимость !

    Если вы большой поклонник автономной солнечной энергии своими руками и ищете пошаговое нетехническое руководство по быстрому и легкому солнечному питанию вашего дома, каюты или домика, вашего дома на колесах, кемпере или лодке, вы можете проверить наши новый бестселлер / издание в мягкой обложке или издание Kindle / «Off Grid And Mobile Solar Power For Every» доступно на Amazon по всему миру.

    Вы можете узнать больше о том, как эта книга может помочь вам быстро и легко реализовать свои проекты DIY вне сети или мобильной солнечной энергии, посмотрев видео ниже:

    Нажмите здесь, чтобы получить эту книгу-бестселлер на Amazon!

    Ищете не самые проверенные солнечные продукты для вашего солнечного проекта? Нажмите здесь, чтобы посетить наш магазин солнечной энергии сейчас!

    Вам также может понравиться Сэкономят ли ваши деньги солнечные батареи? и Могут ли солнечные батареи питать дом? или Сколько солнечных панелей мне нужно, или получите дополнительную информацию в разделе Часто задаваемые вопросы по солнечной энергии

    Кроме того, вам может понравиться наше новое подробное руководство по солнечным электрическим системам, в котором исследуются автономные, связанные с сетью и гибридные солнечные энергетические системы.

    Следующие две вкладки изменяют содержимое ниже. Лачо Поп, MSE, имеет степень магистра электроники и автоматики. Он имеет более чем 15-летний опыт проектирования и внедрения различных сложных электронных, солнечных энергетических и телекоммуникационных систем. Он является автором и соавтором нескольких практических книг по солнечной энергии в области солнечной энергии и солнечной фотоэлектрической энергии. Все книги были хорошо приняты публикой. Вы можете узнать больше о его бестселлерах по солнечной энергии на Amazon на странице его профиля здесь: Lacho Pop, MSE Profile

    Series vs Parallel Battery — Difference, Connection And Cycle Life_Greenway battery

    Батареи

    — одно из лучших достижений в области технологий, которое позволяет нам переносить питание на различные устройства.Это внесло в нашу жизнь так много новшеств и сделало нашу жизнь намного проще, чем раньше.

    Однако эти батареи можно использовать не только как единое целое. Они могут быть подключены в различных конфигурациях, чтобы обеспечить лучшую производительность в соответствии с нашими желаниями. Самыми популярными конфигурациями подключения аккумуляторов являются последовательная конфигурация и параллельная конфигурация.

    Хотя большинство людей используют их, они не знают о преимуществах и свойствах этих конфигураций подключения.Если вы также хотите узнать все о конфигурациях подключения аккумулятора, здесь мы подробно обсудим их все.

    Чем отличается последовательное и параллельное соединение аккумуляторов?

    Это самый частый вопрос о подключенных батареях в разных конфигурациях. Здесь мы обсудим эти конфигурации подключения во всех аспектах.

    Физическая разница

    Вот физическая разница между последовательным и параллельным подключением аккумуляторов.

    Соединение серии

    Здесь клеммы аккумуляторов соединены последовательно. Это означает, что положительный полюс батареи подключен к отрицательной клемме какой-либо другой батареи. Это соединение продолжается для любого необходимого количества батарей.

    Параллельное соединение

    При параллельном подключении одинаковые клеммы всех аккумуляторов подключаются. Это означает, что положительные клеммы всех аккумуляторов подключены, а отрицательные клеммы всех аккумуляторов подключены.

    Химическая разница

    Химическое различие можно рассматривать как различие в потоке электронов в последовательной и параллельной цепях. Здесь мы обсудим это для обеих конфигураций подключения.

    Соединение серии

    .

    Поскольку разные клеммы батарей соединены в последовательную цепь. Электроны каждой батареи должны пройти через следующую батарею, если цепь не замкнута.

    Параллельное соединение

    При параллельном соединении электроны каждой батареи подводятся к нагрузке по одному и тому же проводу, и они не должны проходить через какую-либо батарею.Однако, если батареи отличаются по размеру или состояние одной батареи хуже, чем у других батарей, то электроны других батарей будут пытаться зарядить эту батарею.

    Отличие в технических характеристиках.

    Если говорить о технических характеристиках, то там много разных вещей. Они подробно описаны ниже.

    • Общий ток цепи

    Общий ток в цепи остается неизменным в последовательной цепи, тогда как в параллельной цепи он увеличивается.

    • Общее напряжение цепи

    Общее напряжение цепи остается неизменным в параллельной цепи, тогда как в последовательной цепи оно увеличивается.

    • Общая емкость контура

    Общая емкость цепи увеличивается в параллельных цепях. В последовательной цепи он не увеличивается.

    Какие батареи лучше подключать последовательно или параллельно?

    Другой наиболее частый вопрос о конфигурации подключения аккумуляторов — какая конфигурация лучше и почему.

    Здесь можно сказать, что это не похоже на серию лучше или параллельность лучше. Это потому, что нагрузка и требования к ней во всех случаях разные. Здесь мы обсудим различные случаи и лучшие конфигурации подключения в зависимости от их типов.

    Зависит от необходимого напряжения для вашей нагрузки.

    Учтите, что у вас есть нагрузка, которая требует увеличения напряжения всей системы. В этом случае вы получите лучшую эффективность за счет последовательного соединения батарей.Это потому, что напряжение в системе увеличивается в последовательной цепи.

    Однако, если нагрузке необходимо, чтобы напряжение оставалось постоянным, можно использовать конфигурацию параллельного подключения. Это связано с тем, что при параллельном подключении напряжение остается неизменным.

    Зависит от потребности в токе вашей нагрузки.

    Если нагрузка требует повышенного тока в цепи, то параллельное соединение будет лучшим вариантом. Это потому, что ток увеличивается при параллельном подключении.В цепи, где не требуется увеличения тока, последовательное соединение будет оптимальным решением.

    Зависит от необходимой емкости для вашей нагрузки.

    Если основная потребность нагрузки заключается в увеличении емкости аккумуляторов, то лучше использовать аккумуляторы при параллельном подключении. Это связано с тем, что при параллельном подключении увеличивается общая мощность.

    Если ваша нагрузка имеет смешанные требования, вы можете подключить батареи последовательно-параллельным или параллельным-последовательным соединением в соответствии с требованиями.

    Срок службы батарей больше, чем у параллельных или последовательных?

    Еще один вопрос, который часто задают, — это то, что при последовательном или параллельном подключении батарея будет работать дольше. Если вы тоже хотите это узнать, здесь мы обсудим это в виде различных факторов.

    Срок службы батарей за один цикл зарядки

    Итак, если мы возьмем пример одного полного цикла зарядки, мы увидим значительную разницу в сроках службы батарей в параллельной конфигурации.Это связано с тем, что при параллельном подключении увеличивается общая емкость батарей. При последовательном соединении батареи не прослужат так долго, как при параллельном соединении.

    Общий срок службы батарей

    Срок службы батарей определяется количеством циклов зарядки. Учтите, что срок службы батареи составляет 1000 циклов зарядки, это означает, что вы можете полностью зарядить и разрядить эту батарею примерно 1000 раз. Итак, теперь, когда вы подключите аналогичные батареи последовательно, вы увидите, что цикл зарядки будет длиться не так долго, как при параллельном подключении.

    Исходя из этого, мы можем сказать, что циклы зарядки лучше резервируются при параллельном подключении, поэтому батареи прослужат дольше при параллельном подключении.

    Как добиться наилучшего результата?

    Учтите, что вы находитесь в ситуации, когда срок службы батарей очень важен, но вам также необходимо повышенное напряжение, которое возможно только при последовательном соединении.

    Это будет очень тревожная ситуация, потому что вы не можете решить, использовать ли последовательное или параллельное соединение.

    В этом случае, чтобы получить наилучшее сочетание времени автономной работы и мощности, вы можете подключить батареи последовательно-параллельно или параллельно-последовательно в соответствии с вашими требованиями.

    Заключение

    Конфигурация подключения батареи является серьезной проблемой для многих. Это потому, что это может изменить несколько вещей в цепи. Если вы хотите узнать все о различных конфигурациях подключения батарей, то вы попали в нужное место. Это потому, что здесь мы обсудили все, чтобы ответить на все ваши вопросы относительно конфигурации подключения батареи.

    литий-ионный аккумулятор аккумулятор для электровелосипеда литиевая батарея

    Серия солнечных панелей

    и параллельный калькулятор

    В этом посте объясняются различные способы подключения нескольких солнечных панелей вместе, а также предоставляется информация, необходимая для решения, как лучше всего настроить солнечную установку для кемпинга.

    Все начинается с простого, со схем для различных конфигураций проводки и объясняется, как каждая из них влияет на необходимые компоненты.

    Затем мы углубимся в сложность смешанных солнечных панелей (по возможности избегайте этого).

    Мы включили интерактивный калькулятор серии и параллели, чтобы вы могли выбрать лучшую конфигурацию для своей солнечной батареи.

    Мы совершили собственные ошибки при настройке нашей солнечной системы для кемперов.

    Этот пост поможет вам избежать этого и с самого начала получить максимальную производительность от вашей солнечной установки.

    Нужна помощь и совет по настройке электрооборудования?

    Присоединяйтесь к нашей группе поддержки Facebook

    Этот пост является частью нашей серии статей об электрических компонентах кемперов.

    Если вы новичок в электрике или сборке фургонов, сначала ознакомьтесь с нашим руководством по электрике для кемперов.

    Электропроводка панели солнечных батарей | Последовательный и параллельный калькулятор

    В зависимости от количества панелей и размеров для вашей установки может быть множество различных вариантов конфигурации.

    Этот калькулятор позволяет вам ввести до трех различных характеристик панели и столько панелей, сколько вы выберете.

    Введите данные, и мы рассчитаем общую выходную мощность, напряжение и ток, которые они могут произвести при подключении:

    • последовательно
    • параллельно
    • и в комбинации, с каждой панелью, подключенной последовательно, затем все последовательные группы подключены вместе параллельно,
    • и в комбинации, с каждой панелью, подключенной параллельно, затем все параллельно группы соединены последовательно.

    Важно вводить каждую спецификацию только в одну строку, иначе ваши расчеты будут искажены.

    Стремитесь выбрать конфигурацию, которая уравновешивает наименьшие потери общей выходной мощности и достаточно высокое напряжение, чтобы заряжать батареи в течение всего дня. Расчеты округлены.

    Цель состоит в том, чтобы получить наилучшее сочетание мощности (выходной мощности) и напряжения.

    Предположим, вы предпочитаете без потерь подключить несколько панелей. В этом случае вам нужно будет подключить каждый вариант панели к выделенному солнечному контроллеру заряда.

    Нам понадобится контроллер MPPT для обработки ряда панелей мощностью 95 Вт и еще один для панели 130 Вт с нашей установкой.

    Это становится дорогим времяпрепровождением, поэтому лучше устанавливать подходящие продукты везде, где это возможно.

    Используйте другие наши электрические калькуляторы, чтобы определить электрическую систему вашего автофургона.

    Способы подключения нескольких солнечных панелей

    Существует три различных способа подключения нескольких солнечных панелей к преобразованию вашего дома-фургона, сделанного своими руками:

    • Последовательно
    • Параллельно
    • Комбинация последовательного и параллельного

    Мы рассмотрим каждый из них по очереди, прежде чем проводить сравнение.

    Панели солнечных батарей, подключенные к серии

    Каждая солнечная панель имеет положительную и отрицательную клеммы. Последовательное соединение создается, когда положительный вывод одной панели подключается к отрицательному выводу другой.

    Когда солнечные панели подключаются последовательно, напряжение массива складывается, в то время как ток (или амперы) остается неизменным.

    На приведенной выше диаграмме 4 панели по 100 Вт, каждая с номинальным напряжением 17,9 и током 5,72 А, соединенные последовательно, могут дать 71 шт.6 вольт и 5,72 ампер — всего 409 ватт.

    Обратите внимание, мощность солнечных панелей указана в стандартных условиях испытаний. Эти панели мощностью 100 Вт будут обеспечивать мощность 100 Вт, но немного больше при более низких температурах.

    Панели солнечных батарей, подключенные параллельно

    Параллельное соединение создается, когда положительный вывод одной панели подсоединяется к положительному выводу другой, а отрицательный вывод соединяется друг с другом.

    Соединения выполняются с помощью ответвлений.

    Когда солнечные панели подключаются параллельно, напряжение массива остается неизменным, в то время как ток (или токи) складываются.

    На приведенной выше диаграмме 4 панели по 100 Вт, каждая с номинальным напряжением 17,9 и током 5,72 А, подключенные параллельно, могут выдавать 17,9 В и 22,8 А — всего 409 Вт.

    Панели солнечных батарей, соединенные последовательной и параллельной проводкой

    Нет ничего удивительного в том, чтобы выяснить, какие схемы подключения солнечных панелей в комбинации последовательной и параллельной означает.

    Взяв те же панели 4 x 100 Вт, вы соедините пару в одну струну (т. Е. Последовательно), вторую пару — в другую, а затем соедините две струны параллельно.

    Когда солнечные панели подключаются последовательно и параллельно, напряжение в каждой цепочке складывается, в то время как ток (или амперы) остается неизменным.

    Затем напряжение двух цепочек остается неизменным, в то время как ток (или токи) складываются.

    На схеме выше 4 панели по 100 Вт, каждая с номинальным напряжением 17.9 и ток 5,72А:

    • Первая пара панелей, соединенных последовательно, может выдавать 35,8 В и 5,72 А.
    • Вторая пара панелей, соединенных последовательно, может выдавать 35,8 В и 5,72 А.
    • Эти две соединенные параллельно цепи могут выдавать 35,8 В и 11,44 А — всего 409 Вт.

    Когда все солнечные панели в массиве одинаковые, выходная мощность одинакова, независимо от того, как они подключены (по крайней мере, математически), но ток и напряжение различаются.

    Это важно, когда дело доходит до выбора солнечного контроллера заряда для вашего дома на колесах или автофургоне.

    Но у всего этого есть два предостережения.

    1. Во-первых, расчеты верны только тогда, когда все солнечные панели в массиве одинаковы.
    2. Во-вторых, расчеты выходной мощности основаны на оптимальных условиях эксплуатации.

    В следующих разделах каждый из них рассматривается по очереди.

    Смешивание солнечных панелей и способы их подключения

    В идеальном мире солнечная установка для кемпинга будет состоять из набора идентичных солнечных панелей.

    Все они будут одной марки, типа и мощности, поэтому рабочие токи и напряжения будут одинаковыми.

    Но мы живем не в идеальном мире.

    Возможно, у вас есть несколько несовместимых солнечных панелей, чтобы начать бюджетную солнечную установку.

    Что делать, если вы находитесь в дороге, постоянно живете в своем фургоне и вам нужно заменить существующую солнечную панель или вы хотите добавить другую к своей установке, но не можете получить те же панели?

    Можете добавить другую панель?

    Да, вы можете, но определить, как лучше всего настроить систему, не так просто.

    Математика

    Расчеты, описанные выше для последовательной, параллельной, последовательной и параллельной комбинаций, остаются в силе.

    При последовательном подключении в расчетах используется самый низкий рейтинг ампер из всех панелей.

    При параллельном подключении используется самое низкое напряжение.

    Когда в солнечной батарее используется сочетание панелей с разными номиналами, выходная мощность перестает быть одинаковой для всех конфигураций.

    Давайте возьмем пример, который идентичен настройке на Балу, конверсия нашего фургона Sprinter:

    У нас есть 2 панели по 95 Вт, каждая из которых рассчитана на 4 балла.5 А и 21,1 В, а панель 130 Вт с номиналом 7,5 А и 17,3 В.

    При подключении последовательно мы складываем вольт и используем наименьший номинальный ток. Таким образом, мы получаем 21,1 В + 21,1 В + 17,3 В = 59,5 В при 4,5 А.

    Мы можем получить в общей сложности 267,75 Вт от наших 320-ваттных панелей — потеря более 16%.

    Подключен параллельно , мы складываем усилители и используем наименьшее номинальное напряжение. Таким образом, мы получаем 4,5 А + 4,5 А + 7,5 А = 16,5 А при 17,3 В.

    Всего можно получить 285.45 Вт от наших панелей на 320 Вт — потеря более 11%.

    Или мы можем соединить их в комбинации последовательно и параллельно . Мы соединим 95-ваттные панели в одну цепочку, потому что они идентичны, а 130-ваттные панели будем держать в цепочке.

    • Строка панели 95 Вт могла выдавать 42,2 В и 4,5 А.
    • Строка панели 130 Вт могла выдавать 17,3 В и 7,5 А.
    • В сочетании эти две струны, соединенные параллельно, могли выдавать 17,3 В и 12 А — всего 207 Вт, потеря 35%.

    Что лучше? Последовательность, параллельность или комбинация?

    Калькулятор даст вам хорошее представление об общей выходной мощности, токе и напряжении, которые вы можете ожидать от каждой конфигурации проводки.

    Но продолжайте читать. Решение не однозначно.

    Хотя результаты расчетов интересны и полезны для определения размеров вашего контроллера заряда солнечной энергии, не подключайте солнечные панели к минимальным потерям мощности.

    Все расчеты основаны на оптимальных условиях эксплуатации данных солнечных панелей.

    В действительности, однако, эти условия могут выполняться не всегда.

    Серия

    v Параллельно в оттенке

    Высота солнца в небе влияет на производимую энергию, меняясь в течение дня и года.

    Облако и тень падают на солнечные батареи. Это может не быть большой проблемой для солнечных ферм на открытых полях, но это на автофургоне или автофургоне.

    Парковка под деревом или в тени здания варьирует выходную мощность панелей в зависимости от того, как они подключены.

    Когда тень падает на любую часть солнечной батареи, подключенной параллельно, выходная мощность этой панели значительно снижается. НО, никакие другие панели в конфигурации не затронуты.

    И наоборот, когда тень падает на любую часть солнечной батареи, соединенной последовательно, выходная мощность этой панели сильно уменьшается. И все остальные панели в конфигурации опускаются вместе с ним.

    Влияет на зарядку аккумулятора

    С параллельной конфигурацией проводки, позволяющей работать со смешанными панелями и лучше справляться с полутенью, вы можете подумать, что это лучший подход для солнечной установки для кемперов.

    Но сначала нам нужно рассмотреть другие компоненты солнечной установки, в частности, батареи.

    У нас есть подробный пост по аккумуляторным батареям для кемперов. Критическим моментом является то, что аккумулятор на 12 В требует для зарядки не менее 12,6 В (или около того).

    Итак, рассмотрите все расчеты, которые мы использовали выше, а также свои собственные.

    Напряжение, вырабатываемое солнечными панелями в параллельной конфигурации, низкое — около 17–22 В, в зависимости от панелей. И это когда условия окружающей среды соответствуют оптимальным условиям эксплуатации панелей.

    Что-нибудь меньше, и напряжение упадет.

    Давайте посмотрим на некоторые цифры, чтобы доказать это:

    4 панели по 100 Вт, каждая с номинальным напряжением 17,9, могут выдавать 17,9 вольт при параллельном подключении.

    Те же панели, соединенные последовательно, могут выдавать 71,6 вольт.

    В обоих сценариях вырабатывается достаточно вольт для зарядки аккумуляторной батареи при хороших условиях.

    Но при параллельном подключении панели должны работать не менее 70%. При меньшем напряжении напряжение упадет ниже 12.6v необходимо для зарядки аккумуляторной батареи, что делает их практически бесполезными.

    При последовательном подключении производительность должна упасть примерно до 18%, прежде чем они перестанут заряжать батареи.

    Автоматическое создание схемы электрических соединений Campervan на заказ

    Включает 110 и 240 В, солнечную батарею, B2B, батареи, инверторы, системы 12 и 24 В, калибры проводов AWG и мм² и многое другое!

    Так что же лучше?

    Мы долгое время подключали смешанные панели параллельно.

    Почему бы и нет? При параллельном подключении смешанные панели обрабатываются намного лучше, чем при последовательном, и мы не понесем таких потерь, если припаркуемся в тени.

    А потом мы сели у костра с другими жителями и подробно все это обсудили.

    Убежденные, что мы могли ошибаться, на следующее утро мы потратили 5 минут на изменение настройки с параллельной на последовательную.

    С тех пор нам не нужны были связи!

    Последние шесть месяцев мы были в Патагонии всю зиму в южном полушарии и никуда не ездили — существует глобальная проблема, мешающая нам путешествовать.

    Мы не на связи; наши смешанные панели на 320 Вт теперь соединены последовательно с контроллером MPPT, и при тщательном управлении мы добиваемся гораздо большего.

    Почему?

    Хотя в оптимальных условиях эксплуатации потери немного больше, мы производим достаточно высокое напряжение, чтобы заряжать батареи от рассвета до заката.

    Итак, мы заряжаем аккумуляторы дольше.

    Результат!

    Наши рекомендации

    • Подключите солнечную батарею для кемпера последовательно.
    • По возможности используйте одни и те же солнечные панели во всем массиве.
    • Если вам необходимо использовать несколько панелей, постарайтесь сделать их как можно ближе друг к другу. Старайтесь не ставить панель мощностью 50 Вт, 3 А, 18 В, с панелью, мощностью 200 Вт, 9 А, 21 В.
    • Если у вас смешанные панели, настройте их так, чтобы максимизировать ток, подключив соответствующие пары последовательно.
    • Обратите особое внимание на все предметы на крыше, которые могут отбрасывать тень на панели, включая антенны, спутниковые тарелки и вентиляционные отверстия.
    • Избегайте парковки в тени для максимальной производительности.
    • Регулярно очищайте солнечные панели.
    • Удалите все сломанные или поврежденные панели серии, чтобы остальные панели не пострадали.
    • Используйте контроллер MPPT при последовательном подключении, чтобы выдерживать более высокое напряжение системы.

    Не забывайте. Этот пост — лишь часть нашей серии по установке солнечных батарей для кемпинга своими руками. Проверьте это для получения дополнительной информации и руководств.

    Загрузите главу 1 Руководства по электрике Campervan БЕСПЛАТНО!

    И если вам это так нравится, что вы хотите купить полную версию, мы также вышлем вам код скидки 10%!

    Нравится? Приколи это!

    Калькулятор параллельного / последовательного резистора

    | Детали с усилением

    Используйте этот калькулятор для определения общего сопротивления сети.Этот калькулятор может давать результаты для последовательного, параллельного и любого их сочетания. Схема создается автоматически по мере добавления резисторов в сеть в качестве наглядного пособия.

    Сложные резистивные схемы часто можно упростить до одного резистора эквивалентного номинала. В процессе упрощения используются два уравнения: резисторы в последовательном уравнении и резисторы в параллельном уравнении.

    Резисторы

    серии

    Резисторы включены последовательно при соединении в одну линию.Текущий ток является общим для всех резисторов в этой цепи. Это связано с тем, что ток, протекающий через первый резистор, проходит через каждый из следующих резисторов в цепи. Общее сопротивление должно равняться сумме номиналов каждого резистора, используемого в цепи.

    $$ R _ {\ text {Equiv}} = R_1 + R_2 + R_3 + \ ldots R_n $$

    Мы можем рассматривать всю эту цепочку резисторов как один резистор со значением ~ R _ {\ text {Equiv}} ~.

    Параллельные резисторы

    Резисторы включены параллельно, если они используют одни и те же два узла.Падение напряжения на каждом резисторе в этой конфигурации обычное. Теперь ток имеет несколько путей и может не быть одинаковым для каждого резистора. Общее сопротивление резисторов, включенных параллельно, является суммой, обратной величине каждого используемого резистора.

    $$ \ frac {1} {R _ {\ text {Equiv}}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ frac {1} {R_3} + \ ldots \ frac { 1} {R_n} $$

    Мы можем рассматривать эти параллельные резисторы как один резистор со значением ~ R _ {\ text {Equiv}} ~

    Обратите внимание, что информация, представленная в этой статье, предназначена только для справочных целей.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.