Виды соединения приемников энергии - VISTAGRUP.RU

Виды соединения приемников энергии

§ 11. Последовательное, параллельное и смешанное соединения резисторов (приемников электрической энергии)

Последовательное, параллельное и смешанное соединения резисторов.

Значительное число приемников, включенных в электрическую цепь (электрические лампы, электронагревательные приборы и др.), можно рассматривать как некоторые элементы, имеющие определенное сопротивление.

Это обстоятельство дает нам возможность при составлении и изучении электрических схем заменять конкретные приемники резисторами с определенными сопротивлениями. Различают следующие способы соединения резисторов (приемников электрической энергии): последовательное, параллельное и смешанное.

Последовательное соединение резисторов.

Рис. 25. Схемы последовательного соединения приемников

При последовательном соединении нескольких резисторов конец первого резистора соединяют с началом второго, конец второго — с началом третьего и т. д. При таком соединении по всем элементам последовательной цепи проходит один и тот же ток I.

Заменяя лампы резисторами с сопротивлениями R1, R2 и R3, получим схему, показанную на рис. 25. Если принять, что в источнике Ro = 0, то для трех последовательно соединенных резисторов согласно второму закону Кирхгофа можно написать:

Следовательно, эквивалентное сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений всех последовательно соединенных резисторов. Так как напряжения на отдельных участках цепи согласно закону Ома: U1=IR1; U2 = IR2, U3 = IRз и в данном случае E = U, то для рассматриваемой цепи:

U = U1 + U2 +U3 (20)

Следовательно, напряжение U на зажимах источника равно сумме напряжений на каждом из последовательно включенных резисторов.
Из указанных формул следует также, что напряжения распределяются между последовательно соединенными резисторами пропорционально их сопротивлениям:

т. е. чем больше сопротивление какого-либо приемника в последовательной цепи, тем больше приложенное к нему напряжение.

В случае если последовательно соединяются несколько, например п, резисторов с одинаковым сопротивлением R1, эквивалентное сопротивление цепи Rэк будет в п раз больше сопротивления R1, т. е. Rэк = nR1. Напряжение U1 на каждом резисторе в этом случае в п раз меньше общего напряжения U:

При последовательном соединении приемников изменение сопротивления одного из них тотчас же влечет за собой изменение напряжения на других связанных с ним приемниках. При выключении или обрыве электрической цепи в одном из приемников и в остальных приемниках прекращается ток.

Поэтому последовательное соединение приемников применяют редко — только в том случае, когда напряжение источника электрической энергии больше номинального напряжения, на которое рассчитан потребитель. Например, напряжение в электрической сети, от которой питаются вагоны метрополитена, составляет 825 В, номинальное же напряжение электрических ламп, применяемых в этих вагонах, 55 В. Поэтому в вагонах метрополитена электрические лампы включают последовательно по 15 ламп в каждой цепи.

Параллельное соединение резисторов.

Рис. 26. Схемы параллельного соединения приемников

Заменяя лампы резисторами с сопротивлениями R1, R2, R3, получим схему, показанную на рис. 26, б.
При параллельном соединении ко всем резисторам приложено одинаковое напряжение U. Поэтому согласно закону Ома:

Ток в неразветвленной части цепи согласно первому закону Кирхгофа I = I1+I2+I3, или:

Следовательно, эквивалентное сопротивление рассматриваемой цепи при параллельном соединении трех резисторов определяется формулой:

1/Rэк = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 (24)

Вводя в формулу (24) вместо значений 1/Rэк, 1/R1, 1/R2 и 1/R3 соответствующие проводимости Gэк, G1, G2 и G3, получим: эквивалентная проводимость параллельной цепи равна сумме проводимостей параллельно соединенных резисторов:

Таким образом, при увеличении числа параллельно включаемых резисторов результирующая проводимость электрической цепи увеличивается, а результирующее сопротивление уменьшается.

Из приведенных формул следует, что токи распределяются между параллельными ветвями обратно пропорционально их электрическим сопротивлениям или прямо пропорционально их проводимостям. Например, при трех ветвях:

В этом отношении имеет место полная аналогия между распределением токов по отдельным ветвям и распределением потоков воды по трубам.

Приведенные формулы дают возможность определить эквивалентное сопротивление цепи для различных конкретных случаев. Например, при двух параллельно включенных резисторах результирующее сопротивление цепи:

при трех параллельно включенных резисторах:

При параллельном соединении нескольких, например n, резисторов с одинаковым сопротивлением R1 результирующее сопротивление цепи Rэк будет в n раз меньше сопротивления R1, т.е.:

Rэк = R1 / n (27)

Проходящий по каждой ветви ток I1, в этом случае будет в п раз меньше общего тока:

I1 = I / n (28)

При параллельном соединении приемников, все они находятся под одним и тем же напряжением, и режим работы каждого из них не зависит от остальных. Это означает, что ток, проходящий по какому-либо из приемников, не будет оказывать существенного влияния на другие приемники. При всяком выключении или выходе из строя любого приемника остальные приемники остаются включенными.

Поэтому параллельное соединение имеет существенные преимущества перед последовательным, вследствие чего оно получило наиболее широкое распространение. В частности, электрические лампы и двигатели, предназначенные для работы при определенном (номинальном) напряжении, всегда включают параллельно.

На электровозах постоянного тока и некоторых тепловозах тяговые двигатели в процессе регулирования скорости движения нужно включать под различные напряжения, поэтому они в процессе разгона переключаются с последовательного соединения на параллельное.

Смешанное соединение резисторов.

Смешанным соединением называется такое соединение, при котором часть резисторов включается последовательно, а часть — параллельно.

Например, в схеме рис. 27, а имеются два последовательно включенных резистора сопротивлениями R1 и R2, параллельно им включен резистор сопротивлением Rз, а резистор сопротивлением R4 включен последовательно с группой резисторов сопротивлениями R1, R2 и R3.

Рис. 27. Схемы смешанного соединения приемников

Эквивалентное сопротивление цепи при смешанном соединении обычно определяют методом преобразования, при котором сложную цепь последовательными этапами преобразовывают в простейшую.

Например, для схемы рис. 27, а вначале определяют эквивалентное сопротивление R12 последовательно включенных резисторов с сопротивлениями R1 и R2: R12 = R1 + R2. При этом схема рис. 27, а заменяется эквивалентной схемой рис. 27, б. Затем определяют эквивалентное сопротивление R123 параллельно включенных сопротивлений и R3 по формуле:

При этом схема рис. 27, б заменяется эквивалентной схемой рис. 27, в. После этого находят эквивалентное сопротивление всей цепи суммированием сопротивления R123 и последовательно включенного с ним сопротивления R4:

Последовательное, параллельное и смешанное соединения широко применяют для изменения сопротивления пусковых реостатов при пуске э. п. с. постоянного тока.

ElectronicsBlog

Обучающие статьи по электронике

Электротехника часть 4. Соединение элементов цепи

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассмотрел закон Ома, применительно к электрическим цепям, содержащие источники энергии. Но в основе анализа и проектирования электронных схем вместе с законом Ома лежат также законы баланса токов, 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 сопротивлениями.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Последовательное соединение приемников энергии

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 напряжением 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.

Параллельное соединение приемников 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 R12R345 эквивалентное сопротивление и ток, протекающий через них, составит

Тогда падение напряжения по участкам составит

Тогда токи, протекающие через каждый приемник энергии, составят

Первый закон Кирхгофа

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.

Второй закон Кирхгофа

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.Здесь можно всё сделать своими руками.

Соединение фаз источников и приемников электрической энергии в треугольник и звезду

Соединения звездой

При соединении звездой концы обмоток фаз соединяются вместе в одной точке (в нашем случае показаны как x,y,z), которая носит название нейтральной точки или нуля, и обозначается буквой N. Также нейтральная точка (нейтраль) или ноль может быть соединена с нейтралью источника, а может быть и не соединена. В случае, когда нейтрали источника и приемника электрической энергии соединены, такая система будет называться четырехпроводной, а в случае если не соединены – трехпроводной.

Электротехника часть 4. Соединение элементов цепи

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассмотрел закон Ома, применительно к электрическим цепям, содержащие источники энергии. Но в основе анализа и проектирования электронных схем вместе с законом Ома лежат также законы баланса токов, 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 сопротивлениями.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Соединение треугольником

А вот при соединении в треугольник концы обмоток не соединяются в общую точку, а соединяются с началом следующей обмотки. А именно, конец обмотки фазы А (на схеме указан х) соединяется с началом фазы В, а конец фазы (y) соединяется с началом фазы С, и, как вы наверно уже догадались, конец фаз С (z) с началом фазы А. Также следует помнить, что если при соединении в звезду система может быть как трехпроводной, так и четырехпроводной, то при соединении в треугольник система может быть только трехпроводной.

Может сложится впечатление, что при таком соединении в контурах может начать протекать электрический ток даже в случае когда будет отключена нагрузка. Однако это обманчивое впечатление, поскольку при симметричной системе ЭДС будет выполнятся равенство Еа + Еb + Ес = 0.

Второй закон Кирхгофа

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.Здесь можно всё сделать своими руками.

Фазные и линейные напряжения и токи

В трехфазных электрических сетях существуют два вида напряжений и токов — линейные и фазные.

Под фазным напряжением понимают напряжение между началом и концом отдельной фазы электроприемника, а под фазным током – ток, протекающий в одной из фаз электроприемника.

При использовании соединения в звезду (см. рисунки выше) фазными напряжениями будут U/a, U/b, U/c, и, соответственно токами Ia, Ib, Ic. При использовании соединения обмоток генератора или же нагрузки треугольником фазными напряжениями, соответственно, будут U/a, U/b, U/c, а токами Iac, Iba, Icb.

Линейными напряжениями будут напряжения между началами фаз или же между линейными проводами. Линейным током будет называться ток, который протекает в проводах линейных между источником питания и соответствующей нагрузкой.

При использовании соединении в звезду токи линейные будут с фазными равны, а линейные напряжения с таким типом соединения будут равны Uab, Ubc, Uca. При использовании соединения в треугольник ситуация противоположна – линейные и фазные напряжения равны, а токи линейные будут равны Ia, Ib, Ic.

При расчете и анализе трехфазных цепей не последнее значение имеет положительное направление ЭДС токов и напряжений, так как от направления этих ЭДС напрямую зависит знак в уравнениях, которые составляются по закону Кирхгофа, и, как следствие, соотношение на векторных диаграммах между векторами.

Соединение приемников электрической энергии

Существуют последовательное и параллельное соединения проводников.

Последовательное соединение — это соединение элементов, при котором конец первого элемента является началом второго, конец второго началом третьего и т.д.

При последовательном соединении приемников ток в цепи не изменяется, а напряжение равно сумме напряжений на каждом элементе, общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений эл. приемников.

I=U/R1+R2+R3=U/R

U=U1+U2+U3

Смешанное соединение приемников — это когда в схеме или в эл, цепи есть последовательное и параллельное соединение. На рис. 1.1,а приемники с сопротивлениями соединены последовательно и подключены к источнику энергии с напряжением U. По всем участкам последо­вательной цепи проходит один и тот же ток I. По за­кону Ома, напряжения на отдельных сопротивлениях

U1 = Ir1, U2 = Ir2, U3 = Ir3

При последовательном соединении приемников сумма напряжений на отдельных прием­никах равна напряжению на зажимах цепи, т. е.

Параллельное соединение — это соединение, при котором начала всех элементов соединены в одну точку, а концы всех элементов — в другую точку и к обеим точкам приложено напряжение.

При параллельном соединении ток в цепи равен сумме токов в каждой ветви, напряжение не изменяется, а общее сопротивление в цепи находится через обратное сопротивление и равно сумме обратных сопротивлений в каждой ветви.

I=I1+I2+I3=U/R1+U/R2+U/R3=U(1/R1+1/R2+1/R3)=>1/R=1/R1+1/R2+1/R3=>I=U/R

Смешанное соединение приемников — это когда в схеме или в электрической цепи есть последовательное и параллельное соединение.

Недостатком последовательного соединения приемников является зависимость напряжения на каждом из них от сопротивлений других прием­ников. В том случае, когда из строя выходит один приемник, ток отключается и в остальных приемниках.

Первый закон Кирхгофа. Порядок составления уравнений по 1 закону Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа (закон Кирхгофа для узлов) гласит:

алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю, то есть

При составлении уравнений согласно первому закону Кирхгофа необходимо задаться условно-положительными направлениями токов во всех ветвях, обозначив их на схеме стрелками. В приведенном выражении со знаком плюс записываются токи с условными положительными направлениями от узла, а со знаком минус – с условными положительными направлениями к узлу (или наоборот).

Первый закон Кирхгофа может быть сформулирован по другому: сумма токов, направленных от узла, равна сумме токов, направленных к узлу.

Например, для узла цепи на рисунке можно записать или .

Этот закон является следствием того, что в узлах цепи постоянного тока заряды не могут накапливаться. В противном случае изменялись бы потенциалы узлов и токи в ветвях.

Если в результате расчета электрической цепи будет получено для некоторого тока положительное число, то это значит, что ток имеет действительное направление согласно стрелке. Если же будет получено отрицательное число, то этот ток в действительности направлен против стрелки.

Разница между последовательным и параллельным соединением, преимущества и недостатки

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

Плюсы и минусы последовательного соединения

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

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

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

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

Плюсы и минусы параллельного соединения

При использовании параллельного соединения проводников обеспечиваются такой набор преимуществ:

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

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

Применение параллельного и последовательного соединения в электротехнике

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

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

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

Последовательное соединение проводников: видео

Параллельное соединение проводников: видео

Источники тока способы соединения источников

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Виды соединения приемников

Презентация на тему «Способы соединения приемников электроэнергии» в формате .ppt (PowerPoint). Способ соединения приемников электроэнергии может быть одним из следующих: последовательный, параллельный или смешанный тип соединения.

Просмотр содержимого документа
«Виды соединения приемников»

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ

Последовательным называют такое соединение проводников, при котором конец первого элемента соединяется с началом второго

СХЕМА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ

ЗАКОНЫ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ

При последовательном соединении сопротивлений одна и та же сила тока на всех участках цепи

I = I 1 = I 2

При последовательном соединении сопротивлений напряжение цепи равно сумме напряжений на отдельных участках цепи.

U 1 +U 2 = U

Сопротивление цепи при последовательном соединении сопротивлений равно сумме сопротивлений элементов цепи

ЗАДАНИЕ: НАЙДИТЕ СХЕМЫ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ПРИЕМНИКОВ

СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗАКОНОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ

  • Увеличение числа проводников повышает их общее сопротивление
  • На каждую нагрузку приходится только часть общего напряжения
  • При отказе одной нагрузки прекращается работа всей цепи

ПРИМЕНЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Особенности соединения позволяют использовать его для работы с нагрузками, рассчитанными на напряжение меньше напряжения источника (елочные гирлянды и др. )

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ

Параллельным называют соединение проводников, при котором начала элементов соединяются в один узел, а концы элементов в другой узел

СХЕМА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ

ЗАКОНЫ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ

При параллельном соединении сопротивлений ко всем ветвям приложено одно и то же напряжение

На основании первого правила Кирхгофа для узла, ток в неразветвленной части цепи равен сумме токов ветвей

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников

ЗАДАНИЕ: НАЙДИТЕ СХЕМЫ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПРИЕМНИКОВ

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ

  • Увеличение числа проводников уменьшает их общее сопротивление
  • Выключение одной нагрузки не мешает работе остальных
  • Все нагрузки работают при одном напряжении

ПРИМЕНЕНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Особенности параллельного соединения делают его оптимальным в бытовых и производственных электрических цепях

СХЕМА ЦЕПИ ПО ПРОВЕРКЕ ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКОВ В ПАРАЛЛЕЛЬНО СОЕДИНЕННОМ УЧАСТКЕ ЦЕПИ

СМЕШАННОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ

При смешанном соединении сопротивлений цепь состоит из участков последовательного соединения и участков параллельного соединения. Такая цепь может иметь различное число узлов и ветвей.

СХЕМА СМЕШАННОГО СОЕДИНЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ

ПРИМЕНЕНИЕ СМЕШАННОГО СОЕДИНЕНИЯ

Смешанное соединение применяют в специальных электрических цепях

  • В основе любых электрических цепей лежат последовательное и параллельное соединение проводников.
  • Знание законов соединений и их особенностей позволяет ориентироваться в бытовых электрических цепях, рассчитывать различные характеристики их нагрузок.

Урок 2
Электрическая сеть. Приёмники электрической энергии. Устройства для накопления энергии

Раздел. Технологии в энергетике.

Тема урока. Электрическая сеть. Приёмники электрической энергии. Устройства для накопления энергии.

Тип урока: комбинированный.

Цели урока: организовать деятельность обучающихся по ознакомлению с типами электрических сетей, приёмниками электрической энергии, устройствами для накопления энергии; научить обучающихся собирать электрические цепи по электрической схеме.

Технологии в энергетике
§2. Электрическая сеть. Приёмники электрической энергии. Устройства для накопления энергии

Электрическая сеть — совокупность линий электропередачи и специального электрооборудования, предназначенная для передачи и распределения электроэнергии.

Различают следующие типы электрических сетей:

— магистральная, связывающая отдельные регионы и страны;

— региональная, обслуживающая большие города, районы, крупные предприятия и др.;

— районная, питающая электроэнергией районные города, отдельные посёлки, транспортные узлы;

— внутренняя, распределяющая электроэнергию на небольшом пространстве: в городских кварталах, на небольших предприятиях;

— электропроводка — сеть низшего уровня, питающая электроэнергией отдельные здания, цехи предприятий, помещения различного назначения.

Приёмник электрической энергии — это устройство, в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для её использования. На рисунке 5 показаны приёмники электрической энергии бытового назначения.

Для переносных приёмников электроэнергии требуются автономные (независимые от электрической сети) источники энергии. Такими устройствами с накопленной электроэнергией являются гальванические элементы (батарейки), названные по имени изобретателя Луиджи Гальвани, и аккумуляторы (рис. 6).

Гальванические элементы служат определённое время и затем теряют свою энергию — разряжаются и далее не используются.

Аккумуляторы как источники многоразового действия после разрядки подключают к зарядным устройствам для накопления энергии и применяют повторно.

Батарейки и аккумуляторы используют в фонарях, телефонах, часах, калькуляторах, аудиосистемах, компьютерах, игрушках, радиоприёмниках, пультах дистанционного управления, для запуска двигателей машин и др.

Область техники, связанную с получением, распределением, преобразованием и использованием электрической энергии, называют электротехникой.

Электрическая цепь — соединённые проводами источники и приёмники электрической энергии, а также другие электротехнические устройства (электроизмерительные приборы, выключатели, розетки, вилки, предохранители и др.).

Электрические проводники — материалы, проводящие электрический ток: металлы и сплавы (алюминий, медь, сталь, латунь и др.), жидкости (вода, спирт и др.).

Диэлектрики (изоляторы) — материалы, не пропускающие электрический ток: стекло, пластмассы, фарфор, бетон, сухая древесина и др.

Электрическая схема — это изображение электрической цепи с помощью условных обозначений (табл. 1).

Чаще всего применяют два типа электрических схем: принципиальную, представляющую собой графическое изображение элементов в виде условных знаков (рис. 7, а), и монтажную, показывающую реальное расположение элементов относительно друг друга (рис. 7, б).

Таблица 1

Условные обозначения некоторых элементов электрических схем

№ п/п Название Обозначение
1 Провод
2 Соединение проводов
3 Пересечение проводов без соединения
4 Гальванический элемент
5 Батарея гальванических элементов
6 Выключатель
7 Выключатель кнопочный
8 Предохранитель
9 Лампа
10 Динамик (громкоговоритель)
11 Микрофон
12 Электродвигатель
13 Геркон (магнитоуправляемый контакт)
14 Фоторезистор (светочувствительный резистор)
15 Светодиод
16 Реостат (переменный резистор)
17 Сенсорная пластина (сенсор)

Правила безопасной работы

1. Для сборки электрических схем использовать гальванические элементы с напряжением 1,5—9 В.

2. При монтаже электрической цепи па столе, кроме учебного конструктора, не должно находиться посторонних предметов.

3. Источники питания включать только после проверки учителем собранной учащимся электрической цепи.

4. Бережно обращаться с деталями электротехнического конструктора.

Практическая работа № 1

Подготовка к образовательному путешествию (экскурсии)

1. Сделайте информационное сообщение о подготовке к экскурсии на предприятие, где применяются технологии производства, преобразования, распределения или передачи энергии (по результатам вашей самостоятельной домашней работы). Сравните результаты вашего поиска информации с результатами одноклассников.

2. Выберите маршрут и составьте в рабочей тетради перечень того, на что надо обратить внимание при исследовании работы выбранного предприятия: вид производственного помещения и используемого энергетического оборудования, применяемые технологии, профессии специалистов, работающих на данном предприятии, и др.

Практическая работа № 2

Сборка простых электрических цепей

1. C помощью учебного электротехнического конструктора соберите электрические цепи последовательного и параллельного соединения лампы и электродвигателя с вентилятором, схемы которых показаны на рисунке 8.

2. Замкните выключатель — лампа загорится, а вентилятор начнёт вращаться. При размыкании выключателя лампа погаснет, а вентилятор остановится.

3. Выполнив модификацию одной из схем, показанных на рисунке 8, соберите с помощью конструктора электрическую цепь, в которой лампу и электродвигатель можно будет включать и выключать независимо друг от друга. Решите задачу, рассмотрев возможные альтернативные варианты схем.

Практическая работа № 3

Сборка разветвлённой электрической цепи

1. С помощью учебного электротехнического конструктора соберите электрическую цепь, содержащую лампу, электродвигатель с вентилятором и геркон (рис. 9).

Примечание: геркон (герметичный контакт) проводит электрический ток, если к нему приложить магнит.

2. Замкните выключатель — лампа загорится, а вентилятор начнёт вращаться только тогда, когда к геркону будет приложен магнит.

3. Выполнив модификацию схемы, показанной на рисунке 9, соберите с помощью конструктора электрическую цепь, в которой и лампа, и электродвигатель будут включаться только при замыкании контакта в герконе. Решите задачу, рассмотрев возможные альтернативные варианты схем.

Запоминаем опорные понятия

Электрическая сеть, приёмник электрической энергии, гальванический элемент, аккумулятор, электротехника, электрическая цепь, электрическая схема (принципиальная, монтажная), электрический проводник, диэлектрик.

Проверяем свои знания

1. В чём различие между магистральной и внутренней электрическими сетями?

2. Чем аккумулятор отличается от батарейки?

3. Ткань — это электрический проводник или диэлектрик?

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: