Išorinę elektros grandinę paprastai sudaro ne vienas, o daug įvairios paskirties elementų - elektros imtuvų, vartojančių elektros energiją, jungiamųjų laidų, matavimo ir valdymo prietaisų. Nuosekliuoju vadinamas toks jungimas, kai grandinės elementai jungiami paeiliui, vienas po kito (1 pav.), t.y. kur R - grandinės bendra varža. Lygiagrečiuoju vadinamas toks jungimas, kai visų laidininkų vieni galai sujungti viename taške, kiti galai - kitame (3 pav.). Išnagrinėję nuoseklųjį ir lygiagretųjį laidininkų jungimą, įsitikinome, kad laidininkus jungiant nuosekliai, pasiskirsto įtampa ir padidėja varža, o jungiant lygiagrečiai, pasiskirsto srovė ir sumažėja varža. Praktikoje dažnai tenka derinti abu būdus. Tai - mišrusis grandinės dalių jungimas. Mišrios grandinės skaičiuojamos taikant nuoseklaus ir lygiagretaus jungimo taisykles.
Nuoseklaus ir lygiagretaus jungimo formulės padeda paskaičiuoti sudėtingesnių elektrinių grandinių varžas. Atkreipkite dėmesį, jog ne visada sudėtingos grandinės, sudarytos iš skirtingų varžų laidininkų, gali būti apskaičiuojamas nuosekliojo ir lygiagrečiojo jungimo formulių pagalba. 85% komercinių transporto priemonių LED apšvietimo gedimų atsiranda dėl netinkamo laidų jungimo.
Nuoseklus (daisy chain) ir lygiagratysis jungimas kardinaliai skiriasi energijos paskirstymo efektyvumu, gedimų poveikiu sistemai ir bendru patikimumu. Nuoseklus jungimas sujungia LED šviesas grandinės principu, kai srovė teka per visas šviesas iš eilės. Automobilių LED apšvietimo sistemose jungimo architektūra lemia ne tik energijos suvartojimą, bet ir visos sistemos patikimumą. Nuosekliame jungime srovės stipris visoje grandinėje yra vienodas, tačiau įtampa pasiskirsto. Lygiagretaus jungimo atveju kiekvienas LED žibintas jungiamas atskirai prie maitinimo šaltinio. Šis metodas yra standartas avarinių tarnybų transporto priemonėse, kur kiekvienas šviestuvas turi veikti nepriklausomai.
Energijos paskirstymo efektyvumas priklauso nuo elektros grandinės architektūros. Nuoseklus jungimas sumažina bendrą energijos suvartojimą 25-40%, tačiau reikalauja tikslaus LED parametrų suderinimo. Komercinių transporto priemonių LED sistemose energijos valdymas tiesiogiai paveiks akumuliatoriaus tarnavimo laiką ir kuro sąnaudas. Nuosekliame jungime bendra sistemos galia apskaičiuojama pagal formulę P = I × U, kur srovė (I) lieka pastovi visoje grandinėje. Lygiagretaus jungimo atveju kiekvienas LED žibintas gauna pilną sistemos įtampą ir dirba nominalia galia. Tai užtikrina maksimalų šviesumą - svarbu avarinių tarnybų transportui, kur reikalingas maksimalus matomumas. Lygiagretaus jungimo energijos suvartojimas yra prognozuojamas ir stabilus.
Nuosekliame jungime vieno LED gedimas išjungia visą grandinę, o lygiagretaus jungimo atveju - tik paveiktą elementą. Nuosekliojo jungimo pagrindinė problema - vienos grandies gedimo poveikis visai sistemai. Jei sunkvežimio LED darbo šviesų rėme (6 žibintai) suges vienas elementas, nebeveiks visa sistema. Lygiagretaus jungimo pagrindinis privalumas - gedimų izoliacija. Avarinių tarnybų transporto priemonėse šis aspektas yra kritinis. Lygiagretaus jungimo sistemose gedimų diagnostika yra paprastesnė. Kiekvienas LED žibintas turi atskirą maitinimo liniją, todėl defektą galima lokalizuoti be specialių diagnostikos įrankių.
Taip pat skaitykite: Kaip temperatūra veikia puslaidininkių varžą?
Mišrus jungimas kombinuoja abu metodus - kritinius elementus jungia lygiagrečiai, o papildomus - nuosekliai. Šiuolaikinių sunkvežimių LED apšvietimo architektūra dažniausiai derina abu jungimo tipus. Statybų technikos LED apšvietimas reikalauja itin lanksčių sprendimų. Ekskavatoriai ir kranas naudoja lygiagretnį jungimą darbo zonos apšvietimui (saugumas), o papildomas apšvietimas kabinos aplinkai jungiamas nuosekliai (ekonomija). Naudokite atskirų grandinės perdavičius kiekvienai LED grupei. Tinkamas LED sistemų projektavimas pailgina eksploatacijos laiką 2-3 kartus ir sumažina neplanuotos priežiūros atvejus 60%. LED sistemų patikimumas automobilyje priklauso nuo reguliarės preventyvios priežiūros. Šiuolaikiniai komerciniai transporto priemonės vis dažniau integruoja pažangų LED sistemų monitoringą. CAN magistralės protokolai leidžia realiu laiku sekti kiekvieno LED žibinto būklę, energijos suvartojimą ir prognozuoti gedimus. Lietuvos transporto įmonės, įdiegusios LED monitoringo sistemas, pastebi vidutiniškai 25% priežiūros kaštų sumažėjimą per pirmuosius metus. LED apšvietimo sistemų jungimo architektūros pasirinkimas tiesiogiai paveiks transporto priemonės eksploatacijos kaštus. Investicijos į kokybišką LED sistemų architektūrą atsiperka vidutiniškai per 18-24 mėnesius.
Rezistoriai, kondensatoriai ir induktyvumo ritės gali būti sujungtos lygiagrečiai arba nuosekliai. 1 pav. Bendra nuosekliai sujungtų rezistorių varža: R = R1 + R2 + R3 + ...;. Maksimaliai išsklaidoma galia: P = min { P1, P2, ... Bendras nuosekliai sujungtų ričių induktyvumas: L = L1 + L2 + L3 + ...;. Maksimali leistina srovė Imax, = min { Imax1, Imax2, Imax3, ... Bendra lygiagrečiai sujungtų rezistorių varža R = 1 / ( 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + ... Maksimali išsklaidoma galia P = P1 + P2 + P3 + ... Bendras lygiagrečiai sujungtų induktyvumo rių induktyvumas: L = 1 / ( 1 / L1 + 1 / L2 + 1 / L3 + ... Maksimali leistina darbo įtampa: Umax, = min { U1, U2, U3, ... }
Srovė elektros grandinėje teka laidininkais nuo įtampos šaltinio iki apkrovos, t.y. lempų, prietaisų. Dažniausiai kaip laidininkas naudojama varinė viela. Grandinėje gali būti keletas elementų, kurių varža skiriasi. Įrenginio grandinėje laidininkai gali būti sujungti lygiagrečiai arba nuosekliai, taip pat gali būti mišrūs. Elementas grandinėse su varža vadinamas rezistoriumi, šio elemento įtampa yra potencialų skirtumas tarp rezistoriaus galų. Laidininkų lygiagretusis ir nuoseklusis elektros jungimas pasižymi tuo pačiu veikimo principu, pagal kurį srovė teka iš pliuso į minusą, o potencialas atitinkamai mažėja. Laidų schemose laidų varža laikoma 0, nes ji yra nereikšminga.
Lygiagretusis jungimas reiškia, kad grandinės elementai lygiagrečiai prijungiami prie šaltinio ir įjungiami vienu metu. Nuoseklusis jungimas reiškia, kad varžos laidininkai yra sujungti vienas paskui kitą. Skaičiavimams naudojamas idealizavimo metodas, todėl juos daug lengviau suprasti. Iš tikrųjų elektros grandinėse potencialas palaipsniui mažėja, kai jis juda per laidus ir lygiagrečiai arba nuosekliai sujungtus elementus. Turinys1 Nuoseklus laidininkų jungimas2 Nuoseklus laidininkų jungimas3 Nuosekliojo ir lygiagrečiojo laidininkų jungimo dėsniai4 Mišrus laidininkų sujungimas
Nuoseklus laidininkų jungimas
Nuoseklusis jungimas reiškia, kad laidininkai jungiami tam tikra tvarka vienas po kito. Visų jų srovės stipris yra vienodas. Šie elementai sukuria visuminę įtampą vietovėje. Elektros grandinės mazguose nesikaupia krūviai, nes priešingu atveju būtų stebimi įtampos ir srovės pokyčiai. Esant pastoviai įtampai, srovę lemia grandinės varžos vertė, todėl nuosekliojoje grandinėje varža keičiasi, jei keičiasi viena apkrova.
Taip pat skaitykite: Temperatūrinė metalų laidumo priklausomybė
Pateikiama trukmė - vienas laidininkas sujungiamas su kitu laidininku, o bendra įtampa yra lygi atskirų įtampų sumai. Šios grandinės trūkumas - kai sugedus vienam elementui, visa grandinė nutrūksta. Pavyzdys - girlianda, kuri neveikia, jei sugenda viena lemputė. Tai esminis skirtumas nuo lygiagrečio sujungimo, kai elementai gali veikti atskirai.
Nuosekliojoje grandinėje daroma prielaida, kad, kadangi laidininkai sujungti vienu lygmeniu, jų varža bet kuriame tinklo taške yra vienoda. Bendra varža lygi atskirų tinklo elementų mažėjančių įtampų sumai. Pagrindinė jungties ypatybė: visi laidininkai ant to paties laido, ir kiekvienu iš jų teka viena elektros srovė. Tačiau bendra įtampa yra lygi kiekvienos iš jų įtampų sumai. Taip pat galima nagrinėti jungtį kitu požiūriu - visi laidininkai pakeičiami vienu ekvivalentiniu rezistoriumi, o srovė, tekanti šiuo rezistoriumi, yra tokia pati, kaip ir bendra srovė, tekanti per visus rezistorius.
Pagrindinis nuosekliojo jungimo pritaikymas - kai reikia įjungti/išjungti tam tikrą įrenginį. Pavyzdžiui, elektrinis skambutis gali skambėti tik tada, kai yra įtampos šaltinis ir mygtukas. Pirmoji taisyklė teigia, kad jei bent vienu grandinės elementu neteka srovė, srovė neteka ir kitais elementais. Taigi, jei viename laidininke teka srovė, srovė teka ir kituose laidininkuose. Kai kuriais atvejais nuoseklioji grandinė yra nepraktiška - bute sudėtinga apšvietimo sistema - todėl geriau naudoti lygiagretų jungimą.
Laidininkų lygiagretusis jungimas
Lygiagretioje grandinėje laidininkai yra rezistorių, kurių vienas galas yra sumontuotas viename mazge, o kiti galai - kitame mazge. Prielaida: lygiagrečio tipo jungties įtampa visose grandinės atkarpose yra vienoda. Lygiagretos atkarpos vadinamos atšakomis, jos eina tarp dviejų sujungimo mazgų, jose yra ta pati įtampa. Verčių, atvirkštinių šakų varžai, suma yra atvirkštinė lygiagrečiosios grandinės atskiros sekcijos varžai. Naudojant lygiagretųjį jungimą, srovė teka per atšakas, todėl grandinės laidumas didėja ir bendra varža mažėja. Jei keli panašūs rezistoriai sujungiami lygiagrečiai, bendra grandinės varža bus mažesnė už vieno rezistoriaus varžą tiek kartų, kiek kartų didesnis rezistorių skaičius grandinėje. Tačiau kiekvienoje atšakoje yra po vieną rezistorių, o srovė pasiekusi atšakos tašką dalijasi į kiekvieną rezistorių, o jų galutinė vertė yra lygi visų rezistorių srovių sumai.
Visi rezistoriai pakeičiami vienu ekvivalentiniu rezistoriumi. Taikant Omo dėsnį, tampa aišku, kokia yra varžos vertė - lygiagrečioje grandinėje sudedamos atvirkštinės rezistorių vertės. Šioje grandinėje srovės vertė atvirkščiai proporcinga varžos vertei. Rezistorių srovės tarpusavyje nesusijusios, todėl, jei vienas rezistorius išjungiamas, kiti niekaip nepaveikiami. Dėl šios priežasties ši grandinė naudojama daugelyje prietaisų.
Taip pat skaitykite: Varžos priklausomybė nuo temperatūros puslaidininkiuose
Norint įsisąmoninti namų naudojimą, verta paminėti buto apšvietimo sistemą: visi prietaisai lygiagrečiai prijungiami prie 220 V tinklo ir prietaisai prijungiami prie skirstomojo skydo. Taigi, pridėjus jungiklį įjungus kiekvieną lemputę į atšakos grandinę, galima įjungti ir išjungti atitinkamą šviesą pagal poreikį. Visos kitos lempos veikia nepriklausomai.
Mišrus laidininkų sujungimas
Jei reikia, vienoje elektros grandinėje galima sujungti nuoseklųjį ir lygiagretųjį varžų jungimą. Pavyzdžiui, galima lygiagrečius rezistorius nuosekliai sujungti su kitu rezistoriumi arba rezistorių grupe; toks tipas laikomas mišriuoju arba kombinuotu. Tuomet bendra varža apskaičiuojama sudėjus lygiagretaus jungimo sistemoje ir nuoseklaus jungimo vertes. Pirmiausia reikia apskaičiuoti nuosekliosios grandinės rezistorių ekvivalentines varžas, o tada lygiagrečiosios grandinės elementų varžas. Nuoseklusis jungimas laikomas prioritetiniu, o šio kombinuoto tipo grandinės dažnai naudojamos prietaisuose ir įrenginiuose.
Todėl žvelgiant į laidininkų jungčių tipus ir remiantis jų veikimo dėsniais, galima visiškai suprasti daugumos buitinių prietaisų grandinių organizavimą. Lygiagrečiojo ir nuoseklaus jungimo atveju varža ir srovės stipris skaičiuojami skirtingai. Išmanydami skaičiavimo principus ir formules, galite kompetentingai naudoti kiekvieną grandinės organizavimo tipą, kad optimaliai ir maksimaliai efektyviai sujungtumėte elementus.
tags: #varzos #priklausomybe #nuo #grandines #sujungimo #budo