Предмети:
- Последователни и паралелни вериги като цяло
- Последователно свързване на практика
- Серийно свързване: изчислете съпротивлението на замяна
- Серийно свързване: изчисляване на тока и частичното напрежение
- Паралелно свързване: изчислете заместващото съпротивление
- Паралелно свързване: изчисляване на частични токове
- Комбинирана схема
- Комбинирано кръгово упражнение
Серийни и паралелни вериги като цяло:
На тази страница разглеждаме последователни вериги, паралелни вериги и комбинирани вериги, които се използват в автомобилната технология. Знанието на основна електроника се изисква за това.
Серийно свързване:
Следната схема показва верига с 12-волтова батерия, предпазител (F), затворен ключ (S) и две лампи (L1 и L2). Отрицателният проводник на лампата L1 е свързан към положителния проводник на лампата L2. Ние наричаме това последователна връзка.
Токът през двете лампи е еднакъв. Напрежението се разпределя. Тъй като в примера са използвани две лампи с еднаква мощност, напрежението на батерията от 12 волта се разделя на 6 волта на лампа. Поради тази причина лампите в автомобилната техника не се поставят серийно. Освен това, ако се появи една дефектна лампа, цялата верига ще бъде прекъсната, което ще доведе до спиране на горенето на другата лампа.
Паралелна връзка:
В автомобилната технология почти винаги имаме работа с паралелни вериги. Следната схема показва веригата, в която лампите L1 и L2 имат собствен положителен и заземен проводник. Напрежението на всеки консуматор е равно на напрежението на батерията; това може да се види в измерването на волта. В този пример се използват същите лампи, както при серийното свързване; Тук обаче те горят по-ярко, защото лампите вече получават повече напрежение и ток.
Друго свойство на паралелната верига е, че ако една лампа е дефектна, това не влияе на работата на другата лампа.
Серийно свързване на практика:
Както беше описано в предишния параграф, в автомобилната технология ние почти винаги имаме работа с потребители, свързани паралелно. В края на краищата искаме възможно най-много напрежение и ток, за да позволим на консуматорите да работят, и възможно най-малък риск от прекъсвания, ако някой от консуматорите се повреди.
На практика намираме потребители, които са поставени последователно, за да изпълняват своята задача. Вземаме за пример двигателя на вътрешния вентилатор/отоплител. За регулиране на скоростта на вентилатора, резистор е поставен последователно в заземителната връзка между електродвигателя и точката на заземяване. Наричаме това също сериен резистор.
Чрез поставяне на един или повече резистора последователно, загубата се увеличава и напрежението в електрическия мотор намалява.
Прочетете повече за това на страницата: сериен резистор на вентилатора на купето.
Може да има и нежелана серийна връзка; например преходно съпротивление в положителна или земна връзка, което води до загуба на напрежение (вижте страницата „измервайте с мултиметъра").
Серийно свързване: изчислете съпротивлението на замяна:
Всеки електрически консуматор има вътрешен такъв резистор. Високото съпротивление води до нисък ток; с други думи: съпротивлението определя силата на тока. Доставеното напрежение е равно на напрежението на източника (Ub или напрежението на батерията).
В примера консуматорите (R1 и R2) са свързани последователно. Отрицателният полюс на R1 е свързан с положителния полюс на R2. Токът през резисторите е равен. За да изчислим тока и в крайна сметка частичните напрежения, използвайки закона на Ом, можем да започнем с изчисляване на заместващото съпротивление. Стойностите на съпротивлението са както следва:
- R1 = 15 Ω
- R2 = 10 Ω
За да изчислим заместващото съпротивление, заменяме резисторите R1 и R2 в диаграмата с Rv.
В серийна верига можем да добавим стойностите на съпротивлението заедно. Формулата и ефектът са показани по-долу.
Резултатът от изчислението ни показва, че заместващото съпротивление е 25 Ohm. В следващите примери можем допълнително да изчислим с Rv.
Серийно свързване: изчисляване на ток и частични напрежения:
В този раздел изчисляваме общия ток и частичните напрежения на резисторите R1 и R2. Като начало имаме нужда от източник на напрежение (Ub). В този пример за изчисление това напрежение е 14 волта.
С известно напрежение на източника (Ub) и заместващо съпротивление (Rv) можем да изчислим общия ток (I). Определяме I с the Закон на Ом:
Токът в последователна верига е еднакъв през всеки резистор. Зелената стрелка на фигурата показва посоката на потока. Токът е 560 милиампера.
Сега, когато токът е известен, можем да изчислим частичните напрежения. Използваме това, за да определим колко напрежение "консумира" всеки резистор.
- Напрежението (U) през резистора R1 се означава като: UR1. Използвайки закона на Ом, ние умножаваме интензитета на тока по стойността на съпротивлението. Напрежението на резистора е 8,4 волта.
- Изчисляваме UR2 със същия ток, но сега със стойността на съпротивлението на R2; това напрежение е 5,6 волта.
За да проверите, можете да добавите частичните напрежения заедно и да ги сравните с напрежението на източника. Събираме UR1 и UR2 заедно: това е 14 волта. Това е равно на напрежението на източника. Ако стигнете до различен отговор, това може да се дължи на малко отклонение поради междинно закръгляване или грешка в изчислението.
Паралелно свързване: изчислете заместващото съпротивление:
В този пример R1 и R2 са свързани паралелно. Сега минусът на единия консуматор вече не е свързан с плюса на другия. Напрежението на резисторите сега е равно на напрежението на батерията. Токът се разпределя върху резисторите. При равни стойности на съпротивление общият ток (I total, съкратено It) се дели на две. За да го изчислим, първо трябва да определим заместващото съпротивление. Още веднъж заменяме R1 и R2 с един резистор, наречен Rv. Тогава получаваме същата ситуация като в примера с последователното свързване. Стойностите на съпротивлението са:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
В паралелна верига не можем да добавим стойностите на съпротивлението. Общата формула е:
Въвеждаме стойностите на съпротивлението на R1 и R2:
Начин 1: Изчисляваме резултата от една десета и една двадесета и събираме стойностите заедно.
Начин 2: Друг начин е да се изчисли съпротивлението на заместване под формата на дроб. Отново въвеждаме стойностите на R1 и R2 в уравнението. Под разделителните линии (знаменателите) са неравни числа; не можем да събираме знаменателите заедно. Затова първо ги правим едноименни. В този пример е лесно: една десета влиза в двадесета два пъти, така че умножаваме цяла десета по 2. След това получаваме две двадесети. В пропорция, това е същото като една десета. Със същите знаменатели можем да съберем дробта: това води до три двадесети. За да изчислим заместващото съпротивление, трябва да обърнем дробта: 1/RV става RV/1 (след това можем да задраскаме /1) и три двадесети стават 20, делено на 3. Резултатът от 6,67 Ohm е равен на резултата от начин 1 .
Паралелно свързване: изчисляване на частични токове:
Можем да изчислим общия ток (It), като разделим Ub и Rv един на друг:
Настоящият Itotaal ще бъде разделен на I1 и I2. През R1 протича различен ток, отколкото през R2. На кръстовището частичните токове се събират отново и той се връща към отрицателния полюс на батерията.
При паралелно свързване напрежението на всеки консуматор е равно на напрежението на източника:
Във формулите за UR1 и UR2 въвеждаме същата стойност като напрежението на батерията: в този случай 14 волта. Разделяме напрежението на стойностите на съпротивлението и получаваме частичните токове. Ток от 1 ампера протича през резистор R1,4 и 2 милиампера през R700.
Когато съберем двата частични тока заедно, получаваме общия ток от 2,1 ампера.
Комбинирана верига:
С комбинирана верига имаме работа с последователна и паралелна верига в една верига. На фигурата виждаме, че резисторът R1 е последователно с паралелно свързаните резистори R2 и R3. На практика можем да се сблъскаме с това при лош положителен проводник към две лампи: R1 в този случай е преходното съпротивление, R2 и R3 са лампите.
Ще изчислим токовете и напреженията въз основа на следните данни:
- Ub = 12 волта;
- R1 = 0,5 Ω
- R2 = 15 Ω
- R3 = 15 Ω
В паралелна верига знаем, че напрежението през резисторите е равно на напрежението на източника. Тъй като сега имаме работа с комбинирана верига, това вече не се прилага; част се поема от R1. Напреженията на R2 и R3 обаче са равни.
За по-голяма яснота разделяме изчисленията на 5 стъпки.
1. Определете Rv на паралелната връзка:
Заменяме R2 и R3 с Rv и изчисляваме Rv под формата на дроби за удобство.
Сега има последователна връзка: R1 очевидно остава 0,5 Ω и Rv вече е 7,5 Ω
2. Определете Rv на серийната връзка:
В стъпка 1 беше определено заместващото съпротивление на R2 и R3. Резервният резистор беше последователно с резистор R1.
В тази стъпка добавяме стойностите на съпротивлението на R1 и Rv заедно, за да изчислим отново заместващото съпротивление, но вече това на серийната верига. Наричаме този заместващ резистор: Rv' (с ударение), защото той е „втори” Rv във веригата.
3. Изчислете общата сума:
Общият ток е 1,5 A и протича през резистора R1 и заместващия резистор Rv'.
4. Изчислете частични напрежения:
Възстановяваме схемата стъпка по стъпка; поставяме R1 и Rv последователно, за да изчислим частичните напрежения UR1 и URv с общите стойности на тока и съпротивлението.
За проверка: сумираните частични напрежения съответстват на напрежението на източника: (UR1 + URv = Ub), така че досега не са допуснати грешки в изчисленията.
5. Изчислете потоците:
Отново попълваме графика. В стъпка 4 установихме, че напрежението на резистора R1 е 0,75 волта. Напрежението на резервния резистор Rv е 11,25 волта. Тъй като в паралелна верига напрежението на консуматорите е същото, знаем, че напрежението на R2 и R3 е 11,25 волта.
Резултатите от изчисленията показват, че общият ток протича през R1 и след това токът се разпределя върху R2 и R3. При различни стойности на съпротивлението тези токове се различават един от друг.
Комбинирано кръгово упражнение:
В този раздел можете сами да се упражнявате да изчислявате комбинираната верига. За да улесните себе си, можете да следвате стъпки от 1 до 5 от предишния параграф. Разширете плана стъпка по стъпка със стъпка 6, за да изчислите частичните напрежения на R4 и R5.
Дата:
- Ub = 10 волта
- R1 = 1 Ω
- R2 = 10 Ω
- R3 = 4 Ω
- R4 = 5 Ω
- R5 = 15 Ω
попитах:
- Всички частични напрежения (UR1 до UR5)
- Всички подпотоци.
