denekler:
- Genel olarak seri ve paralel devreler
- Pratikte seri bağlantı
- Seri bağlantı: değiştirme direncini hesaplayın
- Seri bağlantı: akımı ve kısmi voltajı hesaplayın
- Paralel bağlantı: değiştirme direncini hesaplayın
- Paralel bağlantı: kısmi akımları hesaplayın
- Kombine devre
- Kombine devre egzersizi
Genel olarak seri ve paralel devreler:
Bu sayfada otomotiv teknolojisinde kullanılan seri devrelere, paralel devrelere ve birleşik devrelere bakıyoruz. Bilgisi temel elektronik bunun için gereklidir.
Seri bağlantı:
Aşağıdaki devre 12 volt batarya, sigorta (F), kapalı anahtar (S) ve iki lamba (L1 ve L2) içeren bir devreyi göstermektedir. L1 lambasının negatif kablosu L2 lambasının pozitif kablosuna bağlanır. Biz buna seri bağlantı diyoruz.
Her iki lambadan geçen akım aynıdır. Gerilim dağıtılır. Örnekte aynı güce sahip iki lamba kullanıldığı için 12 voltluk akü voltajı lamba başına 6 volta bölünür. Bu nedenle otomotiv teknolojisinde lambalar seri olarak yerleştirilmemektedir. Ayrıca bir lambanın arızalanması durumunda tüm devre kesilecek ve diğer lambanın artık yanmamasına neden olacaktır.
Paralel bağlantı:
Otomotiv teknolojisinde neredeyse her zaman paralel devrelerle ilgileniyoruz. Aşağıdaki devre, L1 ve L2 lambalarının her ikisinin de kendi pozitif ve topraklama kablosuna sahip olduğu devreyi göstermektedir. Her tüketicinin voltajı akü voltajına eşittir; bu volt ölçümünde görülebilir. Bu örnekte seri bağlantıdakiyle aynı lambalar kullanılmıştır; Ancak burada lambalar artık daha fazla voltaj ve akım aldığı için daha parlak yanıyorlar.
Paralel devrenin bir diğer özelliği ise lambalardan birinin arızalanması durumunda diğer lambanın çalışmasını etkilememesidir.
Uygulamada seri bağlantı:
Önceki paragrafta açıklandığı gibi otomotiv teknolojisinde neredeyse her zaman paralel bağlı tüketicilerle ilgileniyoruz. Sonuçta, tüketicilerin çalışmasına izin vermek için mümkün olduğunca fazla voltaj ve akım ve tüketicilerden birinin arızalanması durumunda mümkün olduğunca az kesinti riski istiyoruz.
Uygulamada, görevlerini yerine getirmek için seri halde yerleştirilmiş tüketicilerle karşılaşıyoruz. Örnek olarak iç fan/ısıtıcı motorunu alıyoruz. Fanın hızını düzenlemek için elektrik motoru ile toprak noktası arasındaki toprak bağlantısına seri olarak bir direnç yerleştirilir. Buna seri direnç de diyoruz.
Bir veya daha fazla direncin seri bağlanmasıyla kayıp artar ve elektrik motoru üzerindeki voltaj azalır.
Bu konuda daha fazlasını şu sayfada okuyun: yolcu kabini fanının seri direnci.
Ayrıca istenmeyen bir seri bağlantı da söz konusu olabilir; örneğin pozitif veya toprak bağlantısında voltaj kaybına neden olan bir geçiş direnci (bkz.multimetre ile ölçmek").
Seri bağlantı: değiştirme direncini hesaplayın:
Her elektrik tüketicisinin dahili bir tüketicisi vardır rezistans. Yüksek direnç düşük akımla sonuçlanır; başka bir deyişle: direnç mevcut gücü belirler. Sağlanan voltaj, kaynak voltajına (Ub veya akü voltajı) eşittir.
Örnekte tüketiciler (R1 ve R2) seri olarak bağlanmıştır. R1'in negatifi R2'nin pozitifine bağlanır. Dirençlerden geçen akım eşittir. Ohm Yasasını kullanarak akımı ve sonuçta kısmi gerilimleri hesaplamak için değiştirme direncini hesaplayarak başlayabiliriz. Direnç değerleri aşağıdaki gibidir:
- R1 = 15Ω
- R2 = 10Ω
Değiştirme direncini hesaplamak için diyagramdaki R1 ve R2 dirençlerini Rv ile değiştiririz.
Seri devrede direnç değerlerini birbirine toplayabiliriz. Formül ve etki aşağıda gösterilmiştir.
Hesaplamanın sonucu bize değiştirme direncinin 25 Ohm olduğunu gösteriyor. Aşağıdaki örneklerde Rv ile daha ayrıntılı hesaplama yapabiliriz.
Seri bağlantı: akımı ve kısmi gerilimleri hesaplayın:
Bu bölümde R1 ve R2 dirençleri üzerindeki toplam akımı ve kısmi gerilimleri hesaplıyoruz. Başlangıç olarak bir kaynak voltajına (Ub) ihtiyacımız var. Bu hesaplama örneğinde bu voltaj 14 volttur.
Bilinen bir kaynak voltajı (Ub) ve değiştirme direnci (Rv) ile toplam akımı (I) hesaplayabiliriz. I'yi şu şekilde belirleriz: Ohm kanunu:
Seri devrede akım her dirençten aynıdır. Şekildeki yeşil ok akış yönünü göstermektedir. Akım 560 miliamperdir.
Artık akım bilindiğine göre kısmi gerilimleri hesaplayabiliriz. Bunu, her bir direncin ne kadar voltaj "tükettiğini" belirlemek için kullanırız.
- R1 direnci üzerindeki voltaj (U) şu şekilde ifade edilir: UR1. Ohm Yasasını kullanarak akım yoğunluğunu direnç değeriyle çarpıyoruz. Direnç üzerindeki voltaj 8,4 volttur.
- UR2'yi aynı akımla ancak şimdi R2'nin direnç değeriyle hesaplıyoruz; bu voltaj 5,6 volttur.
Kontrol etmek için kısmi gerilimleri toplayabilir ve bunları kaynak gerilimiyle karşılaştırabilirsiniz. UR1 ve UR2'yi birlikte ekliyoruz: bu 14 volttur. Bu kaynak voltajına eşittir. Farklı bir cevaba ulaşmanız, ara yuvarlamadan kaynaklanan küçük bir sapmadan veya hesaplamadaki bir hatadan kaynaklanıyor olabilir.
Paralel bağlantı: değiştirme direncini hesaplayın:
Bu örnekte R1 ve R2 paralel olarak bağlanmıştır. Artık bir tüketicinin eksisi artık diğerinin artısına bağlı değil. Dirençler arasındaki voltaj artık akü voltajına eşittir. Akım dirençler üzerine dağıtılır. Eşit direnç değerlerinde toplam akım (I toplam, It olarak kısaltılır) ikiye bölünür. Bunu hesaplamak için önce değiştirme direncini belirlememiz gerekir. Bir kez daha R1 ve R2'yi Rv adı verilen bir dirençle değiştiriyoruz. Daha sonra seri bağlantı örneğinde olduğu gibi aynı durumu elde ederiz. Direnç değerleri:
- R1 = 10Ω
- R2 = 20Ω
Paralel devrede direnç değerlerini ekleyemeyiz. Genel formül şöyledir:
R1 ve R2'nin direnç değerlerini giriyoruz:
Yol 1: Onuncu ve yirmincinin sonucunu hesaplıyoruz ve değerleri birbirine ekliyoruz.
Yol 2: Başka bir yol, değiştirme direncini kesir formunda hesaplamaktır. Tekrar R1 ve R2 değerlerini denklemin içine giriyoruz. Bölme çizgilerinin (paydalar) altında eşit olmayan sayılar vardır; paydaları toplayamıyoruz. Bu nedenle öncelikle onları isimsiz hale getiriyoruz. Bu örnekte çok kolay: onda biri yirmide bire iki kez giriyor, yani tam onda birini 2 ile çarpıyoruz. Daha sonra yirmide ikiyi elde ediyoruz. Orantılı olarak bu onda bire denk geliyor. Aynı paydalarla kesri de ekleyebiliriz: bunun sonucunda yirmide üç elde edilir. Değiştirme direncini hesaplamak için kesri tersine çevirmeliyiz: 1/RV, RV/1 olur (daha sonra /1'in üzerini çizebiliriz) ve yirmide üç, 20 bölü 3 olur. 6,67 Ohm'un sonucu, yol 1'in sonucuna eşittir. .
Paralel bağlantı: kısmi akımları hesaplayın:
Toplam akımı (It) Ub ve Rv'yi birbirine bölerek hesaplayabiliriz:
Mevcut Itotaal I1 ve I2'ye bölünecek. R1'den R2'ye göre farklı bir akım akar. Kavşakta kısmi akımlar tekrar bir araya gelir ve akünün negatifine geri döner.
Paralel bağlantıda her tüketicinin üzerindeki voltaj kaynak voltajına eşittir:
UR1 ve UR2 formüllerinde akü voltajıyla aynı değeri giriyoruz: bu durumda 14 volt. Gerilimi direnç değerlerine bölerek kısmi akımları elde ediyoruz. Direnç R1'den 1,4 amperlik bir akım ve R2'den 700 miliamperlik bir akım akar.
İki kısmi akımı topladığımızda toplam 2,1 amperlik akımı elde ederiz.
Kombine devre:
Kombine devre ile tek devrede seri ve paralel devreyle uğraşıyoruz. Şekilde R1 direncinin, R2 ve R3 paralel bağlı dirençlerle seri halinde olduğunu görüyoruz. Uygulamada, iki lambaya giden kötü pozitif kabloyla bu durumla karşılaşabiliriz: R1 bu durumda geçiş direncidir, R2 ve R3 ise lambalardır.
Akımları ve gerilimleri aşağıdaki verilere göre hesaplayacağız:
- Ub = 12 volt;
- R1 = 0,5Ω
- R2 = 15Ω
- R3 = 15Ω
Paralel devrede dirençler üzerindeki voltajın kaynak voltajına eşit olduğunu biliyoruz. Artık birleşik bir devreyle karşı karşıya olduğumuz için bu artık geçerli değil; kısmı R1 tarafından alınır. Ancak R2 ve R3 üzerindeki gerilimler eşittir.
Netlik sağlamak için hesaplamaları 5 adıma ayırıyoruz.
1. Paralel bağlantının Rv'sini belirleyin:
Kolaylık sağlamak için R2 ve R3'ü Rv ile değiştiriyoruz ve Rv'yi kesir formunda hesaplıyoruz.
Artık bir seri bağlantı var: R1 açıkça 0,5 Ω olarak kalıyor ve Rv artık 7,5 Ω
2. Seri bağlantının Rv'sini belirleyin:
1. adımda R2 ve R3'ün yer değiştirme direnci belirlendi. Yedek direnç R1 direnciyle seri halindeydi.
Bu adımda, değiştirme direncini tekrar hesaplamak için R1 ve Rv'nin direnç değerlerini topluyoruz, ancak şimdi seri devrenin değerini hesaplıyoruz. Bu yedek rezistöre Rv' (vurgulu) diyoruz çünkü devredeki "ikinci" bir Rv'dir.
3. Toplamı hesaplayın:
Toplam akım 1,5 A'dır ve direnç R1 ile yedek direnç Rv' üzerinden akar.
4. Kısmi gerilimleri hesaplayın:
Şemayı adım adım yeniden inşa ediyoruz; UR1 ve URv kısmi gerilimlerini toplam akım ve direnç değerleriyle hesaplamak için R1 ve Rv'yi seriye bağladık.
Kontrol etmek için: toplanan kısmi gerilimler kaynak gerilimine karşılık gelir: (UR1 + URv = Ub), dolayısıyla şu ana kadar hiçbir hesaplama hatası yapılmamıştır.
5. Akışları hesaplayın:
Tekrar takvimi tamamlıyoruz. 4. adımda direnç R1 üzerindeki voltajın 0,75 volt olduğunu belirledik. Yedek direnç Rv üzerindeki voltaj 11,25 volttur. Paralel devrede tüketiciler arasındaki voltaj aynı olduğundan, hem R2 hem de R3'teki voltajın 11,25 volt olduğunu biliyoruz.
Hesaplamaların sonuçları, toplam akımın R1'den aktığını ve akımın daha sonra R2 ve R3'e dağıtıldığını göstermektedir. Eşit olmayan direnç değerleri ile bu akımlar birbirinden farklılık gösterir.
Kombine devre egzersizi:
Bu bölümde birleşik devreyi kendiniz hesaplamayı pratik yapabilirsiniz. Kendiniz için kolaylaştırmak için önceki paragraftaki 1'den 5'e kadar adımları takip edebilirsiniz. R6 ve R4'in kısmi gerilimlerini hesaplamak için adım adım planı 5. adımla genişletin.
Veri:
- Ub = 10 volt
- R1 = 1Ω
- R2 = 10Ω
- R3 = 4Ω
- R4 = 5Ω
- R5 = 15Ω
sorulan:
- Tüm kısmi gerilimler (UR1 ila UR5)
- Tüm alt akışlar.
