طرق توصيل مستقبلات الطاقة الكهربائية

من خلال التضمين المتزامن لعدة مستقبِلات طاقة في نفس الشبكة ، يمكن بسهولة اعتبار هذه المستقبلات مجرد عناصر من دائرة واحدة ، لكل منها مقاومة خاصة بها.

في بعض الحالات ، يتبين أن هذا النهج مقبول تمامًا: يمكن اعتبار المصابيح المتوهجة والسخانات الكهربائية وما إلى ذلك بمثابة مقاومات. أي ، يمكن استبدال الأجهزة بمقاومتها ، ومن السهل حساب معلمات الدائرة.

يمكن أن تكون طريقة توصيل مستقبلات الطاقة أحد الإجراءات التالية: نوع الاتصال التسلسلي أو المتوازي أو المختلط.

اتصال تسلسلي

عندما يتم توصيل عدة مستقبلات (مقاومات) في دارة متسلسلة ، أي أن المخرج الثاني من الأول متصل بالمخرج الأول من الثانية ، يتم توصيل الإخراج الثاني من الثانية بالإخراج الأول للثالث ، والإخراج الثاني للثالث بالإخراج الأول للرابع ، وما إلى ذلك ، عند توصيل هذه الدائرة بـ مصدر الطاقة ، من خلال جميع عناصر التيار الدائرة سوف أتدفق بنفس الحجم. وأوضح هذه الفكرة في الشكل.

عند استبدال الأجهزة بمقاومتها ، نقوم بتحويل الرقم إلى دائرة ، ثم تأخذ كل من المقاومة من R1 إلى R4 ، المتصلة في سلسلة ، الفولتية المعينة ، والتي ستمنح إجمالي قيمة EMF عند أطراف مصدر الطاقة. للبساطة ، فيما يلي سنصور المصدر في شكل خلية كلفانية.

بعد التعبير عن انخفاض الجهد من خلال التيار ومن خلال المقاومة ، نحصل على التعبير للمقاومة المكافئة لدائرة سلسلة المستقبلات: المقاومة الكلية لاتصال سلسلة المقاومات تساوي دائمًا المجموع الجبري لجميع المقاومات التي تشكل هذه الدائرة. وبما أن الفولتية في كل قسم من أقسام الدائرة يمكن العثور عليها من قانون أوم (U = I * R ، U1 = I * R1 ، U2 = I * R2 ، إلخ) و E = U ، نحصل على:

يساوي الجهد عند أطراف مصدر الطاقة مجموع انخفاض الجهد في كل مستقبلات متصلة بالسلسلة والتي تشكل الدائرة.

نظرًا لأن التيار يتدفق عبر الدائرة بأكملها بنفس القيمة ، فسيكون من العدل القول إن الفولتية في المستقبلات المرتبطة بالمسلسل (مقاومات) ترتبط بالتناسب مع المقاومة. وكلما ارتفعت المقاومة ، كلما زاد الجهد المطبق على جهاز الاستقبال.

بالنسبة لتوصيل سلسلة من المقاومات في مقدار القطع n التي لها نفس المقاومة Rk ، ستكون المقاومة الكلية المكافئة للدائرة ككل أكبر بعشر مرات من كل من هذه المقاومة: R = n * Rk. وفقًا لذلك ، فإن الجهد المطبق على كل من مقاومات الدائرة سيكون مساوياً لبعضها البعض ، وسيكون أقل من الجهد المطبق على الدائرة بأكملها بـ n مرات: Uk = U / n.

الخصائص التالية مميزة لتوصيل سلسلة مستقبلات القدرة: إذا قمت بتغيير مقاومة أحد مستقبلات الدائرة ، فسوف تتغير الفولتية في مستقبلات الدائرة الأخرى ؛ عندما ينكسر أحد المستقبلات ، سيتوقف التيار في الدائرة بأكملها ، وفي جميع أجهزة الاستقبال الأخرى.

نظرًا لهذه الميزات ، يكون الاتصال التسلسلي نادرًا ، ويتم استخدامه فقط عندما يكون جهد التيار الكهربائي أعلى من الفولتية المقدرة لأجهزة الاستقبال ، في حالة عدم وجود بدائل.

على سبيل المثال ، مع جهد 220 فولت ، يمكنك تشغيل مصباحين متصلين بالسلسلة من طاقة متساوية ، تم تصميم كل منهما بجهد 110 فولت. إذا كانت هذه المصابيح في نفس الجهد الكهربائي المقدّر لها قوة تصنيفية مختلفة ، فستكون أحداها محمّلة بالحمل وعلى الأرجح ستحترق على الفور.

اتصال متوازي

يتضمن الاتصال المتوازي للمستقبلات تضمين كل منها بين زوج من نقاط الدائرة الكهربائية بحيث تشكل فروعًا متوازية ، كل منها مدعوم من فولطية المصدر. من أجل الوضوح ، سنستبدل أجهزة الاستقبال مرة أخرى بمقاوماتها الكهربائية من أجل الحصول على دائرة مناسبة لحساب المعلمات.

كما ذكرنا سابقًا ، في حالة الاتصال الموازي ، يواجه كل من المقاومات نفس الجهد. وفقًا لقانون أوم ، لدينا: I1 = U / R1 ، I2 = U / R2 ، I3 = U / R3.

أنا هنا هو المصدر الحالي. يسمح لنا قانون Kirchhoff الأول لهذه الدائرة بكتابة التعبير عن التيار في جزءه غير الممنوح: I = I1 + I2 + I3.

وبالتالي ، يمكن العثور على المقاومة الكلية للاتصال الموازي لعناصر الدائرة مع بعضها البعض من الصيغة:

يسمى المتبادل للمقاومة الموصلية G ، ويمكن أيضًا كتابة صيغة الموصلية للدائرة ، التي تتكون من عدة عناصر متصلة بشكل متوازٍ: G = G1 + G2 + G3. موصلية الدائرة في حالة الاتصال المتوازي للمقاومات المكونة لها تساوي المجموع الجبري لموصلات هذه المقاومات. لذلك ، عند إضافة مستقبلات متوازية (مقاومات) إلى الدائرة ، ستنخفض المقاومة الكلية للدائرة ، وستزيد الموصلية الكلية وفقًا لذلك.

يتم توزيع التيارات الموجودة في الدائرة التي تتكون من مستقبلات متوازية متصلة بينها بالتناسب المباشر مع موصليةها ، وهذا يتناسب عكسيا مع مقاومتها. هنا يمكننا إعطاء تشبيه من المكونات الهيدروليكية ، حيث يتم توزيع تدفق المياه عبر الأنابيب وفقًا لأقسامها ، ثم يشبه القسم الأكبر مقاومة أقل ، أي قدر أكبر من التوصيل.

إذا كانت الدائرة مكونة من عدة (n) مقاومات متطابقة متصلة على التوازي ، فإن المقاومة الكلية للدائرة ستكون أقل بمرتين من مقاومة أحد المقاومات ، وسيكون التيار عبر كل من المقاومات أقل بمقدار n من المرات من التيار الكلي: R = R1 / ن. I1 = أنا / ن.

تتميز الدائرة التي تتكون من مستقبلات متوازية متصلة بمصدر طاقة في أن كل مستقبلات يتم تنشيطه بواسطة مصدر القدرة.

بالنسبة لمصدر مثالي للكهرباء ، يكون البيان صحيحًا: عند توصيل المقاومات أو فصلها بالتوازي مع المصدر ، لن تتغير التيارات الموجودة في المقاومات المتصلة المتبقية ، وذلك في حالة فشل جهاز استقبال أو أكثر من الدائرة الموازية ، فسيستمر العمل في نفس الوضع.

نظرًا لهذه الميزات ، يتمتع الاتصال الموازي بميزة كبيرة مقارنة بالاتصال التسلسلي ، ولهذا السبب يعد الاتصال الموازي الأكثر شيوعًا في الشبكات الكهربائية. على سبيل المثال ، تم تصميم جميع الأجهزة الكهربائية في منازلنا ليتم توصيلها بشبكة منزلية بشكل متوازٍ ، وإذا قمت بقطع اتصال واحد ، فلن يضر ذلك بالباقي.

مقارنة الدوائر التسلسلية والمتوازية

سلسلة الدوائر

دائرة موازية

1. التيار هو نفسه في جميع عناصر الدائرة.

1. الجهد هو نفسه على المشابك فرع.

2. انخفاض الجهد عبر محطات كل مقاومة متساويةIR.

2. الحالية في كل فرع يساوي يو / ر

3. الجهد المطبق على الدائرة يساوي مجموع قطرات الجهد.

3. التيار في الدائرة الكلية يساوي مجموع التيارات الفرعية.

4. يؤدي الانفتاح عند نقطة ما في الدائرة إلى توقف التيار عن التدفق عبر الدائرة.

4. كسر في فرع واحد لا يمنع مرور الحالية في بقية الفروع.

مركب مختلط

من المفهوم أن الاتصال المختلط للمستقبلات يعني مثل هذا الاتصال عندما يتم توصيل جزء أو عدة منها في سلسلة ، وجزء آخر أو عدة في نفس الوقت. علاوة على ذلك ، يمكن تشكيل السلسلة بأكملها من مركبات مختلفة من هذه الأجزاء فيما بينها. على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك المخطط:

ثلاثة مقاومات متصلة بالسلسلة متصلة بمصدر طاقة ، واثنين آخرين مرتبطان بالتوازي مع أحدهما ، والثالث متصل بالتوازي مع الدائرة بأكملها.للعثور على مقاومة الدائرة ، فإنها تمر بتحولات متتالية: الدائرة المعقدة تقود بشكل تسلسلي إلى شكل بسيط ، وتحسب بشكل متتابع مقاومة كل رابط ، وبالتالي تجد المقاومة المكافئة الكلية.

على سبيل المثال لدينا. أولاً ، تم العثور على المقاومة الكلية للمقاومتين R4 و R5 الموصولتين في السلسلة ، ثم مقاومة اتصالهما الموازي بـ R2 ، ثم إضافتهما إلى القيمة التي تم الحصول عليها من R1 و R3 ، ثم يتم حساب قيمة المقاومة للدائرة بأكملها ، بما في ذلك الفرع الموازي R6.

يتم استخدام طرق مختلفة لتوصيل مستقبلات القدرة في الممارسة لأغراض متعددة من أجل حل مهام محددة. على سبيل المثال ، يمكن العثور على مركب مختلط في دوائر الشحن الناعمة. المكثفات كهربائيا في مزودات الطاقة القوية ، حيث يستقبل الحمل (المكثفات بعد جسر الصمام الثنائي) الطاقة أولاً في سلسلة من خلال المقاوم ، ثم يتم سد المقاوم بواسطة جهات اتصال الترحيل ، ويتم توصيل الحمل بجسر الصمام الثنائي بشكل متوازٍ.