فاعل، موضوع:
- مدارهای سری و موازی به طور کلی
- اتصال سری در عمل
- اتصال سری: مقاومت تعویض را محاسبه کنید
- اتصال سری: محاسبه جریان و ولتاژ جزئی
- اتصال موازی: مقاومت تعویض را محاسبه کنید
- اتصال موازی: محاسبه جریان های جزئی
- مدار ترکیبی
- تمرین مدار ترکیبی
مدارهای سری و موازی به طور کلی:
در این صفحه به مدارهای سری، مدارهای موازی و مدارهای ترکیبی که در فناوری خودرو استفاده می شود نگاه می کنیم. دانش از الکترونیک اولیه برای این مورد نیاز است.
اتصال به سری:
مدار زیر مداری با باتری 12 ولتی، فیوز (F)، کلید بسته (S) و دو لامپ (L1 و L2) را نشان می دهد. سیم منفی لامپ L1 به سیم مثبت لامپ L2 متصل می شود. ما این را یک اتصال سری می نامیم.
جریان عبوری از هر دو لامپ یکسان است. تنش توزیع می شود. از آنجایی که در مثال از دو لامپ با قدرت یکسان استفاده شده است، ولتاژ باتری 12 ولتی به 6 ولت در هر لامپ تقسیم می شود. به همین دلیل لامپ ها در تکنولوژی خودرو به صورت سری قرار نمی گیرند. علاوه بر این، اگر یک لامپ معیوب رخ دهد، کل مدار قطع می شود و باعث می شود لامپ دیگر دیگر نسوزد.
اتصال موازی:
در فناوری خودرو، ما تقریبا همیشه با مدارهای موازی سر و کار داریم. مدار زیر مداری را نشان می دهد که در آن لامپ های L1 و L2 هر دو دارای سیم مثبت و زمین خود هستند. ولتاژ هر مصرف کننده برابر با ولتاژ باتری است. این را می توان در اندازه گیری ولت مشاهده کرد. در این مثال از همان لامپ هایی که در اتصال سری استفاده شده است استفاده می شود. با این حال، در اینجا آنها روشن تر می سوزند زیرا لامپ ها اکنون ولتاژ و جریان بیشتری دریافت می کنند.
یکی دیگر از ویژگی های مدار موازی این است که اگر یک لامپ معیوب باشد، تأثیری بر عملکرد لامپ دیگر ندارد.
اتصال سری در عمل:
همانطور که در پاراگراف قبل توضیح داده شد، در فناوری خودرو تقریبا همیشه با مصرف کنندگانی که به صورت موازی به هم متصل هستند سر و کار داریم. از این گذشته، ما می‌خواهیم تا حد امکان ولتاژ و جریان داشته باشیم تا به مصرف‌کنندگان اجازه کار بدهیم و در صورت از کار افتادن یکی از مصرف‌کننده‌ها تا حد امکان خطر اختلال ایجاد شود.
در عمل، مصرف کنندگانی را می یابیم که برای انجام وظیفه خود در یک سری قرار می گیرند. ما موتور فن / بخاری داخلی را به عنوان مثال در نظر می گیریم. برای تنظیم سرعت فن، یک مقاومت به صورت سری در اتصال زمین بین موتور الکتریکی و نقطه زمین قرار می گیرد. ما همچنین به این یک مقاومت سری می گوییم.
با قرار دادن یک یا چند مقاومت به صورت سری، تلفات افزایش یافته و ولتاژ دو طرف موتور الکتریکی کاهش می یابد.
در این مورد در صفحه بیشتر بخوانید: مقاومت سری فن محفظه سرنشین.
همچنین ممکن است یک اتصال سری ناخواسته وجود داشته باشد. به عنوان مثال، مقاومت انتقال در اتصال مثبت یا زمین که منجر به کاهش ولتاژ می شود (به صفحه مراجعه کنیدبا مولتی متر اندازه گیری کنید").
اتصال سری: محاسبه مقاومت جایگزینی:
هر مصرف کننده برق یک مصرف کننده داخلی دارد مقاومت. مقاومت بالا منجر به جریان کم می شود. به عبارت دیگر: مقاومت قدرت جریان را تعیین می کند. ولتاژ عرضه شده برابر با ولتاژ منبع (Ub یا ولتاژ باتری) است.
در مثال، مصرف کنندگان (R1 و R2) به صورت سری به هم متصل شده اند. منفی R1 به مثبت R2 متصل است. جریان عبوری از مقاومت ها برابر است. برای محاسبه جریان و در نهایت ولتاژهای جزئی با استفاده از قانون اهم می توان با محاسبه مقاومت جایگزینی شروع کرد. مقادیر مقاومت به شرح زیر است:
- R1 = 15 Ω
- R2 = 10 Ω
برای محاسبه مقاومت جایگزینی، مقاومت های R1 و R2 در نمودار را با Rv جایگزین می کنیم.
در یک مدار سری می توانیم مقادیر مقاومت را با هم اضافه کنیم. فرمول و اثر در زیر نشان داده شده است.
نتیجه محاسبه به ما نشان می دهد که مقاومت جایگزینی 25 اهم است. در مثال های زیر می توانیم بیشتر با Rv محاسبه کنیم.
اتصال سری: محاسبه جریان و ولتاژ جزئی:
در این بخش، جریان کل و ولتاژهای جزئی در مقاومت های R1 و R2 را محاسبه می کنیم. برای شروع، به یک ولتاژ منبع (Ub) نیاز داریم. در این مثال محاسباتی این ولتاژ 14 ولت است.
با ولتاژ منبع شناخته شده (Ub) و مقاومت جایگزینی (Rv) می توانیم جریان کل (I) را محاسبه کنیم. I را با the تعیین می کنیم قانون اهم:
جریان در مدار سری از هر مقاومت یکسان است. فلش سبز در شکل جهت جریان را نشان می دهد. جریان 560 میلی آمپر است.
اکنون که جریان مشخص شده است، می توانیم ولتاژهای جزئی را محاسبه کنیم. ما از این برای تعیین میزان ولتاژ "مصرف هر مقاومت" استفاده می کنیم.
- ولتاژ (U) در مقاومت R1 به عنوان UR1 نامیده می شود. با استفاده از قانون اهم، شدت جریان را در مقدار مقاومت ضرب می کنیم. ولتاژ دو سر مقاومت 8,4 ولت است.
- ما UR2 را با همان جریان محاسبه می کنیم، اما اکنون با مقدار مقاومت R2. این ولتاژ 5,6 ولت است.
برای بررسی می توانید ولتاژهای جزئی را با هم جمع کرده و با ولتاژ منبع مقایسه کنید. UR1 و UR2 را با هم اضافه می کنیم: این 14 ولت است. این برابر با ولتاژ منبع است. اگر به پاسخ دیگری رسیدید، این ممکن است به دلیل یک انحراف کوچک به دلیل گرد کردن موقت یا اشتباه در محاسبه باشد.
اتصال موازی: محاسبه مقاومت جایگزینی:
در این مثال، R1 و R2 به صورت موازی به هم متصل شده اند. حالا منهای یک مصرف کننده دیگر به مثبت مصرف کننده دیگر متصل نیست. اکنون ولتاژ دو سر مقاومت ها برابر با ولتاژ باتری است. جریان بر روی مقاومت ها توزیع می شود. با مقادیر مقاومت برابر، جریان کل (I total، به اختصار It) بر دو تقسیم می شود. برای محاسبه آن، ابتدا باید مقاومت جایگزینی را تعیین کنیم. یک بار دیگر R1 و R2 را با یک مقاومت به نام Rv جایگزین می کنیم. سپس همان وضعیتی را که در مثال در رابطه با اتصال سری در نظر گرفته شده است، بدست می آوریم. مقادیر مقاومت عبارتند از:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
در مدار موازی نمی توانیم مقادیر مقاومت را اضافه کنیم. فرمول کلی این است:
مقادیر مقاومت R1 و R2 را وارد می کنیم:
راه 1: نتیجه یک دهم و یک بیستم را محاسبه کرده و مقادیر را با هم جمع می کنیم.
راه 2: روش دیگر محاسبه مقاومت جایگزینی به صورت کسری است. دوباره مقادیر R1 و R2 را وارد معادله می کنیم. در زیر خطوط تقسیم (مخرج) اعداد نابرابر وجود دارد. ما نمی توانیم مخرج ها را با هم جمع کنیم. بنابراین ابتدا آنها را همنام می کنیم. در این مثال آسان است: یک دهم دو بار وارد یک بیستم می شود، بنابراین یک دهم کامل را در 2 ضرب می کنیم. سپس دو بیستم به دست می آید. به نسبت، همان یک دهم است. با مخرج های یکسان می توانیم کسری را اضافه کنیم: این نتیجه به سه بیستم می رسد. برای محاسبه مقاومت جایگزینی باید کسر را معکوس کنیم: 1/RV تبدیل به RV/1 می شود (سپس می توانیم /1 را خط بزنیم) و سه بیستم می شود 20 تقسیم بر 3. نتیجه 6,67 اهم با نتیجه راه 1 برابر است. .
اتصال موازی: محاسبه جریان های جزئی:
ما می توانیم جریان کل (It) را با تقسیم Ub و Rv بر یکدیگر محاسبه کنیم:
Itotaal فعلی به I1 و I2 تقسیم می شود. جریانی متفاوت از R1 از طریق R2 می گذرد. در محل اتصال، جریان های جزئی دوباره به هم می رسند و به سمت منفی باتری باز می گردند.
در اتصال موازی، ولتاژ هر مصرف کننده برابر با ولتاژ منبع است:
ما همان مقدار ولتاژ باتری را در فرمول های UR1 و UR2 وارد می کنیم: در این مورد 14 ولت. ولتاژ را بر مقادیر مقاومت تقسیم می کنیم و جریان های جزئی را بدست می آوریم. جریان 1 آمپر از مقاومت R1,4 و 2 میلی آمپر از طریق R700 عبور می کند.
وقتی دو جریان جزئی را با هم جمع می کنیم، جریان کل 2,1 آمپر به دست می آید.
مدار ترکیبی:
در یک مدار ترکیبی با یک مدار سری و موازی در یک مدار روبرو هستیم. در شکل می بینیم که مقاومت R1 با مقاومت های R2 و R3 متصل به موازات سری است. در عمل، ما می‌توانیم با سیم مثبت بد به دو لامپ مواجه شویم: R1 در این حالت مقاومت انتقال است، R2 و R3 لامپ‌ها هستند.
ما جریان و ولتاژ را بر اساس داده های زیر محاسبه خواهیم کرد:
- Ub = 12 ولت؛
- R1 = 0,5 Ω
- R2 = 15 Ω
- R3 = 15 Ω
در مدار موازی می دانیم که ولتاژ دو سر مقاومت ها برابر با ولتاژ منبع است. از آنجا که ما اکنون با یک مدار ترکیبی سروکار داریم، این دیگر صدق نمی کند. بخشی توسط R1 گرفته شده است. با این حال، ولتاژ دو طرف R2 و R3 برابر است.
برای وضوح، محاسبات را به 5 مرحله تقسیم می کنیم.
1. Rv اتصال موازی را تعیین کنید:
R2 و R3 را با Rv جایگزین می کنیم و Rv را به صورت کسری برای راحتی محاسبه می کنیم.
اکنون یک اتصال سری وجود دارد: واضح است که R1 0,5 Ω باقی می ماند و Rv اکنون 7,5 Ω است.
2. Rv اتصال سری را تعیین کنید:
در مرحله 1 مقاومت جایگزینی R2 و R3 تعیین شد. مقاومت جایگزین به صورت سری با مقاومت R1 بود.
در این مرحله مقادیر مقاومت R1 و Rv را با هم اضافه می‌کنیم تا مقاومت جایگزینی را دوباره محاسبه کنیم، اما اکنون مدار سری. ما به این مقاومت جایگزین می گوییم: Rv' (با لهجه) زیرا یک Rv دوم در مدار است.
3. مجموع را محاسبه کنید:
جریان کل 1,5 A است و از مقاومت R1 و مقاومت جایگزین Rv' عبور می کند.
4. محاسبه ولتاژ جزئی:
ما طرح را گام به گام بازسازی می کنیم. ما R1 و Rv را به صورت سری قرار می دهیم تا ولتاژهای جزئی UR1 و URv را با مقادیر جریان و مقاومت کل محاسبه کنیم.
برای بررسی: ولتاژهای جزئی که با هم جمع شده اند با ولتاژ منبع مطابقت دارند: (UR1 + URv = Ub) بنابراین هیچ اشتباه محاسباتی تاکنون انجام نشده است.
5. محاسبه جریان:
ما دوباره در حال تکمیل برنامه هستیم. در مرحله 4 ما تعیین کردیم که ولتاژ در مقاومت R1 0,75 ولت است. ولتاژ مقاومت جایگزین Rv 11,25 ولت است. از آنجایی که در مدار موازی ولتاژ دو طرف مصرف کننده یکسان است، می دانیم که ولتاژ دو طرف R2 و R3 11,25 ولت است.
نتایج محاسبات نشان می دهد که کل جریان از طریق R1 می گذرد و سپس جریان بر روی R2 و R3 توزیع می شود. با مقادیر مقاومت نابرابر، این جریان ها با یکدیگر متفاوت هستند.
تمرین مدار ترکیبی:
در این قسمت می توانید محاسبه مدار ترکیبی را خودتان تمرین کنید. برای اینکه کار را برای خود آسان کنید، می توانید مراحل 1 تا 5 پاراگراف قبلی را دنبال کنید. برنامه گام به گام را با مرحله 6 برای محاسبه ولتاژهای جزئی R4 و R5 گسترش دهید.
داده:
- Ub = 10 ولت
- R1 = 1 Ω
- R2 = 10 Ω
- R3 = 4 Ω
- R4 = 5 Ω
- R5 = 15 Ω
درخواست شد:
- تمام ولتاژهای جزئی (UR1 تا UR5)
- همه زیر جریان ها
