Неразклонени и разклонени линейни електрически вериги с едно захранване
Ако голям брой пасивни елементи заедно с източник на e. и т.н. с. образуват електрическа верига, тяхното взаимно свързване може да се извърши по различни начини. Има следните типични схеми за такива връзки.
Последователно свързване на елементи Това е най -простата връзка. С тази връзка един и същ ток протича във всички елементи на веригата. Съгласно тази схема, или всички пасивни елементи на веригата могат да бъдат свързани и тогава веригата ще бъде едноконтурна неразклонена (фиг. 1., а), или само част от елементите на веригата с много вериги могат да бъдат свързани.
Ако са свързани последователно н елементи, в които протича същия ток I, тогава напрежението на клемите на веригата ще бъде равно на сумата от спада на напрежението в н елементи, свързани последователно, т.е.
или:
където Rek е еквивалентното съпротивление на веригата.
Поради това, еквивалентното съпротивление на пасивни елементи, свързани последователно, е равно на сумата от съпротивленията на тези елементи… Електрическата схема (фиг. 1, а) може да бъде представена еквивалентна схема (Фиг. 1, б), състоящ се от един елемент с еквивалентно съпротивление Rek
Ориз. 1. Схема на последователно свързване на линейни елементи (а) и нейната еквивалентна схема (б)
При изчисляване на верига с последователно свързване на елементи при дадено напрежение на източника на захранване и съпротивления на елементите, токът във веригата се изчислява съгласно закона на Ом:
Спад на напрежението върху k-тия елемент
зависи не само от съпротивлението на този елемент, но и от еквивалентното съпротивление Rek, тоест от съпротивлението на други елементи на веригата. Това е значителен недостатък на последователното свързване на елементите. В ограничаващия случай, когато съпротивлението на който и да е елемент от веригата стане равно на безкрайност (отворена верига), токът във всички елементи на веригата става нула.
Тъй като при последователно свързване токът във всички елементи на веригата е един и същ, съотношението на спадане на напрежението в елементите е равно на съотношението на съпротивленията на тези елементи:
Паралелно свързване на елементи — това е връзка, в която същото напрежение се прилага към всички елементи на веригата. Според схемата за паралелно свързване могат да бъдат свързани или всички пасивни елементи на веригата (фиг. 2, а), или само част от тях. Всеки паралелно свързан елемент образува отделен клон. Следователно, веригата с паралелно свързване на елементи, показана на фиг. 2, а, въпреки че е проста верига (тъй като съдържа само два възела), в същото време е разклонена.
Ориз. 2. Схема на паралелно свързване на линейни елементи (а) и нейната еквивалентна схема (б)
Във всеки паралелен клон, токът
където Gk е проводимостта на k -тия клон.
или
където Gec е еквивалентната проводимост на веригата.
Поради това, когато пасивните елементи са свързани паралелно, еквивалентната им проводимост е равна на сумата от проводимостите на тези елементи… Еквивалентната проводимост винаги е по -голяма от проводимостта на която и да е част от паралелните клони. Еквивалентна проводимост GEK съответства на еквивалентно съпротивление Rek = 1 / Gek.
Тогава еквивалентната електрическа схема, показана на фиг. 2, а, ще има формата, показана на фиг. 2, б.Токът в неразклонената част на веригата с паралелно свързване на елементи може да се определи от тази верига съгласно закона на Ом:
Следователно, ако напрежението на захранването е постоянно, тогава с увеличаване на броя на паралелно свързани елементи (което води до увеличаване на еквивалентната проводимост), токът в неразклонената част на веригата (токът на мощността предлагане) се увеличава.
От формулата
може да се види, че токът във всеки клон зависи само от проводимостта на този клон и не зависи от проводимостта на други клони. Независимостта на режимите на паралелни клони един от друг е важно предимство на паралелното свързване на пасивни елементи. В промишлените инсталации в повечето случаи се използва паралелно свързване на електрически приемници. Най -очевидният пример е включването на електрически лампи за осветление.
Тъй като при паралелна връзка към всички елементи се прилага същото напрежение и токът във всеки клон е пропорционален на проводимостта на този клон, съотношението на токовете в паралелни клони е равно на съотношението на проводимостта на тези клони или обратно пропорционално към съотношението на техните съпротивления:
Смесено свързване на елементи е комбинация от серийни и паралелни връзки. Такава верига може да има различен брой възли и клони. Пример за смесена връзка е показан на диаграмата (фиг. 3, а)
Ориз. 3. Схема на смесено свързване на линейни елементи (а) и нейните еквивалентни схеми (б, в).
За да се изчисли такава верига, е необходимо последователно да се определят еквивалентните съпротивления за онези части от веригата, които са само серия или само паралелна връзка. В разглежданата верига има последователно свързване на елементи със съпротивления R1 и R2 и паралелно свързване на елементи с съпротивления R3 и R4. Използвайки получените по -рано връзки между параметрите на елементите на веригата с тяхната последователна и паралелна връзка, реалната електрическа схема може последователно да бъде заменена от еквивалентни схеми.
Еквивалентно съпротивление на последователно свързани елементи
Еквивалентно съпротивление на паралелно свързани елементи R3 и R4
Еквивалентна схема със съпротивленията на елементите R12 и R34 е показана на фиг. 3, б. За тази последователна връзка на R12 и R34 еквивалентното съпротивление е
и съответната еквивалентна схема е показана на фиг. 2, б. Нека да намерим тока в тази верига:
Това са токът на захранването и токът в елементите R1 и R2 на реалната верига. За изчисляване на токовете I3 и I4 определете напрежението в участъка на веригата със съпротивление R34 (фиг. 3, б):
Тогава токовете I3 и I4 могат да бъдат намерени според закона на Ом:
По подобен начин можете да изчислите редица други електрически вериги със смесено свързване на пасивни елементи.
За сложни схеми с голям брой схеми и източници на e. и т.н. с. такова еквивалентно преобразуване не винаги може да се извърши. Те се изчисляват по други методи.