Teemad:
- Jada- ja paralleelahelad üldiselt
- Seeriaühendus praktikas
- Seeriaühendus: arvutage asendustakistus
- Jadaühendus: arvutage vool ja osapinge
- Paralleelühendus: arvutage asendustakistus
- Paralleelühendus: arvutage osavoolud
- Kombineeritud vooluring
- Kombineeritud ringtreening
Jada- ja paralleelahelad üldiselt:
Sellel lehel vaatleme jada-, paralleel- ja kombineeritud vooluringe, mida kasutatakse autotehnoloogias. Teadmised põhiline elektroonika on selleks vajalik.
Seeriaühendus:
Järgnev skeem näitab 12-voldise aku, kaitsme (F), suletud lüliti (S) ja kahe lambiga (L1 ja L2) vooluringi. Lambi L1 negatiivne juhe on ühendatud lambi L2 positiivse juhtmega. Me nimetame seda jadaühenduseks.
Mõlema lambi vool on sama. Pinge on jaotatud. Kuna näites kasutati kahte sama võimsusega lampi, jaguneb aku pinge 12 volti 6 voltiks lambi kohta. Sel põhjusel ei paigutata autotehnoloogia lampe seeriasse. Lisaks katkeb ühe defektse lambi ilmnemisel kogu vooluahel, mistõttu teine lamp enam ei põle.
Paralleelühendus:
Autotehnoloogias tegeleme peaaegu alati paralleelsete vooluahelatega. Järgmine ahel näitab vooluringi, milles laternatel L1 ja L2 on mõlemal oma positiivne ja maandusjuhe. Iga tarbija pinge on võrdne aku pingega; seda on näha voltide mõõtmisel. Selles näites kasutatakse samu lampe, mis jadaühenduses; Siin põlevad nad aga heledamalt, sest lambid saavad nüüd rohkem pinget ja voolu.
Paralleelahela teine omadus on see, et kui üks lamp on defektne, ei mõjuta see teise lambi tööd.
Seeriaühendus praktikas:
Nagu eelmises lõigus kirjeldatud, tegeleme autotehnoloogias peaaegu alati paralleelselt ühendatud tarbijatega. Soovime ju võimalikult palju pinget ja voolu, et tarbijad saaksid töötada, ning võimalikult väikest häirete ohtu ühe tarbija rikke korral.
Praktikas leiame tarbijaid, kes paigutatakse oma ülesande täitmiseks seeriasse. Võtame näiteks salongi ventilaatori/soojendi mootori. Ventilaatori kiiruse reguleerimiseks asetatakse elektrimootori ja maanduspunkti vahelises maandusühenduses järjestikku takisti. Me nimetame seda ka seeriatakistiks.
Paigutades ühte või mitut takistit järjestikku, suureneb kadu ja väheneb elektrimootori pinge.
Loe selle kohta lähemalt lehelt: sõitjateruumi ventilaatori seeriatakisti.
Võib esineda ka soovimatu jadaühendus; näiteks üleminekutakistus positiivses või maandusühenduses, mis põhjustab pingekadu (vt lehekülge "mõõta multimeetriga").
Seeriaühendus: arvutage asendustakistus:
Igal elektritarbijal on sisemine vastupanu. Suure takistuse tulemuseks on madal vool; teisisõnu: takistus määrab voolutugevuse. Toitepinge on võrdne lähtepingega (Ub või aku pinge).
Näites on tarbijad (R1 ja R2) ühendatud järjestikku. R1 negatiivne on ühendatud R2 positiivsega. Takistite läbiv vool on võrdne. Voolu ja lõpuks ka osapingete arvutamiseks Ohmi seaduse abil saame alustada asendustakistuse arvutamisest. Takistuse väärtused on järgmised:
- R1 = 15 Ω
- R2 = 10 Ω
Asendustakistuse arvutamiseks asendame skeemil takistid R1 ja R2 Rv-ga.
Jadaahelas saame takistuse väärtused kokku liita. Valem ja efekt on näidatud allpool.
Arvutuse tulemus näitab, et asendustakistus on 25 oomi. Järgmistes näidetes saame Rv-ga edasi arvutada.
Jadaühendus: arvutage vool ja osapinged:
Selles jaotises arvutame takistite R1 ja R2 koguvoolu ja osapinged. Alustuseks vajame lähtepinget (Ub). Selles arvutusnäites on see pinge 14 volti.
Teadaoleva lähtepinge (Ub) ja asendustakistuse (Rv) abil saame arvutada koguvoolu (I). Me määrame I koos Ohmi seadus:
Jadaahela vool on iga takisti kaudu sama. Roheline nool joonisel näitab voolu suunda. Voolutugevus on 560 milliamprit.
Nüüd, kui vool on teada, saame arvutada osapinged. Me kasutame seda, et määrata, kui palju pinget iga takisti "tarbib".
- Takisti R1 pinget (U) nimetatakse: UR1. Ohmi seadust kasutades korrutame voolutugevuse takistuse väärtusega. Takisti pinge on 8,4 volti.
- Arvutame UR2 sama vooluga, kuid nüüd takistuse väärtusega R2; see pinge on 5,6 volti.
Kontrollimiseks saate osapinged kokku liita ja võrrelda lähtepingega. Liidame UR1 ja UR2 kokku: see on 14 volti. See on võrdne allika pingega. Kui jõuate teistsugusele vastusele, võib selle põhjuseks olla vahepealsest ümardamisest tingitud väike kõrvalekalle või viga arvutuses.
Paralleelühendus: arvutage asendustakistus:
Selles näites on R1 ja R2 ühendatud paralleelselt. Nüüd ei ole ühe tarbija miinus enam seotud teise plussiga. Takistite pinge on nüüd võrdne aku pingega. Vool jaotatakse takistite vahel. Võrdsete takistusväärtuste korral jagatakse koguvool (I kokku, lühendatult It) kahega. Selle arvutamiseks peame esmalt määrama asendustakistuse. Taas asendame R1 ja R2 ühe takistiga, nimega Rv. Seejärel saame sama olukorra nagu näites jadaühendusega. Resistentsuse väärtused on järgmised:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
Paralleelses vooluringis ei saa me takistuse väärtusi lisada. Üldvalem on järgmine:
Sisestame R1 ja R2 takistuse väärtused:
1. viis: Arvutame kümnendiku ja kahekümnendiku tulemuse ning liidame väärtused kokku.
2. viis: Teine võimalus on arvutada asendustakistus murdosa kujul. Sisestame võrrandisse uuesti R1 ja R2 väärtused. Eraldusjoonte (nimetajate) all on ebavõrdsed arvud; me ei saa nimetajaid kokku liita. Seetõttu muudame need esmalt samanimeliseks. Selles näites on see lihtne: kümnendik läheb kaks korda kahekümnendikku, seega korrutame terve kümnendiku 2-ga. Saame siis kaks kahekümnendikku. Proportsionaalselt on see sama kui üks kümnendik. Samade nimetajatega saame lisada murdosa: tulemuseks on kolm kahekümnendikku. Asendustakistuse arvutamiseks peame murdosa ümber pöörama: 1/RV saab RV/1 (võime seejärel maha kriipsutada /1) ja kolmest kahekümnendikust saab 20 jagatud 3-ga. Tulemus 6,67 oomi võrdub 1. viisi tulemusega. .
Paralleelühendus: arvutage osavoolud:
Koguvoolu (It) saame arvutada, jagades Ub ja Rv üksteisega:
Praegune Itoaal jaguneb I1-ks ja I2-ks. Läbi R1 voolab erinev vool kui läbi R2. Ristmikul saavad osavoolud uuesti kokku ja see jookseb tagasi aku miinusesse.
Paralleelses ühenduses on iga tarbija pinge võrdne lähtepingega:
Sisestame UR1 ja UR2 valemitesse sama väärtuse kui aku pinge: antud juhul 14 volti. Jagame pinge takistuse väärtustega ja saame osavoolud. Takisti R1 kaudu voolab vool 1,4 amprit ja läbi R2 700 milliamprit.
Kui liidame kaks osavoolu kokku, saame koguvooluks 2,1 amprit.
Kombineeritud vooluring:
Kombineeritud vooluringiga on tegemist jada- ja paralleelahelaga ühes vooluringis. Joonisel näeme, et takisti R1 on jadas paralleelselt ühendatud takistitega R2 ja R3. Praktikas võib see juhtuda kahe lambi halva positiivse juhtmega: R1 on sel juhul üleminekutakistus, R2 ja R3 on lambid.
Arvutame voolud ja pinged järgmiste andmete põhjal:
- Ub = 12 volti;
- R1 = 0,5 Ω
- R2 = 15 Ω
- R3 = 15 Ω
Paralleelses vooluringis teame, et takistite pinge on võrdne lähtepingega. Kuna praegu on tegemist kombineeritud vooluringiga, siis see enam ei kehti; osa võtab enda alla R1. Kuid pinged R2 ja R3 vahel on võrdsed.
Selguse huvides jagame arvutused 5 sammuks.
1. Määrake paralleelühenduse Rv:
Asendame R2 ja R3 Rv-ga ja arvutame Rv mugavuse huvides murdosa kujul.
Nüüd on jadaühendus: R1 jääb ilmselgelt 0,5 Ω ja Rv on nüüd 7,5 Ω
2. Määrake jadaühenduse Rv:
Etapil 1 määrati R2 ja R3 asendustakistus. Asendustakisti oli seerias takistiga R1.
Selles etapis liidame kokku R1 ja Rv takistuse väärtused, et arvutada uuesti asendustakistus, kuid nüüd seeriaahela oma. Me nimetame seda asendustakistit: Rv' (aktsentriga), kuna see on ahelas "teine" Rv.
3. Arvutage kokku:
Koguvool on 1,5 A ja see voolab läbi takisti R1 ja asendustakisti Rv'.
4. Arvutage osapinged:
Ehitame skeemi samm-sammult uuesti üles; paneme R1 ja Rv järjestikku, et arvutada osapinged UR1 ja URv koos voolu ja takistuse summaarsete väärtustega.
Kontrollimiseks: osapinged kokku liidetuna vastavad lähtepingele: (UR1 + URv = Ub) seega arvutusvigu pole siiani tehtud.
5. Arvutage vood:
Täiendame taas graafikut. 4. sammus tegime kindlaks, et takisti R1 pinge on 0,75 volti. Asendustakisti Rv pinge on 11,25 volti. Kuna paralleelses vooluringis on tarbijate pinge sama, teame, et nii R2 kui ka R3 pinge on 11,25 volti.
Arvutuste tulemused näitavad, et koguvool voolab läbi R1 ja seejärel jaotatakse vool R2 ja R3 vahel. Ebavõrdsete takistusväärtuste korral erinevad need voolud üksteisest.
Kombineeritud ringtreening:
Selles jaotises saate harjutada kombineeritud vooluringi arvutamist ise. Enda jaoks lihtsamaks muutmiseks võite järgida eelmise lõigu samme 1–5. Laiendage samm-sammulist plaani sammuga 6, et arvutada R4 ja R5 osapinged.
Datum:
- Ub = 10 volti
- R1 = 1 Ω
- R2 = 10 Ω
- R3 = 4 Ω
- R4 = 5 Ω
- R5 = 15 Ω
Soovitud:
- Kõik osapinged (UR1 kuni UR5)
- Kõik alamvood.
