Содержание

Схема параллельного подключения ламп в цепи

Начинающим электрикам довольно часто приходится сталкиваться с особенностями подключения того или иного электрооборудования. Ярким примером может считаться схема параллельного подключения ламп, как один из наиболее распространенных вариантов. Именно его используют профессионалы в быту при монтаже освещения, последовательная схема применяется сравнительно редко. Поэтому с целью недопущения ошибок во время параллельного подключения стоит рассмотреть вопрос более детально.

Что такое параллельное подключение?

Под параллельным подключением в электротехнике следует понимать такой способ соединения электрических приборов, при котором каждый из них имеет аналогичное соединение полюсов по отношению к источнику питания или в электрической цепи.

Для этого рассмотрим пример параллельного включения лампочек накаливания:

Рис. 1. Параллельное подключение ламп к источнику

Как видите, здесь каждая лампа от Л1 до Л4 соединяется одним контактом к фазному выводу, а вторым, к нулевому.

Или в таком же порядке для цепи постоянного тока – один контакт лампы  к плюсу, а второй к минусу. Таким образом, получается, что все выводы фазы одинаковые и соединены в одну точку, также в одну точку подключены и нулевые выводы. С технической стороны параллельное подключение может производиться любым количеством ламп от двух и более.

Особенностью этого соединения является подача напряжения от источника E в месте включения контакта от каждой лампы. Соответственно, каждая из ламп получает номинал питания, к примеру,  220 вольт сети придется на пару контактов. Следует отметить, что кроме ламп Ильича параллельное подключение подходит и для любых других типов осветительного оборудования (светодиодных лампочек, люминесцентных, галогенных и т.д.).

Помимо вышеприведенного примера можно встретить и другие способы параллельного подсоединения:

Рис. 2. Варианты смешанного параллельного подключения

Как видите на рисунке выше лампочки Л1 – Л3 на первой схеме имеют параллельное включение по отношению друг к другу. Однако по отношению к резистору R1 и диоду VD1 подключение всей группы будет последовательным. На второй схеме лампы Л1 – Л2 и Л3 – Л4 подключены последовательно по отношению друг к другу, но попарно Л1 – Л2 с парой Л3 – Л4 подключены параллельно. На практике важно учитывать не только особенности конфигурации цепи, но и физические параметры.

Физические параметры

Важным этапом при подключении галогенных, светодиодных или люминесцентных светильников являются физические данные. Основным параметром для всех ламп можно считать омическое сопротивление, на основании которого и рассчитывается потребляемая мощность.

Для примера рассмотрим вариант подключения приборов освещения, как классической резистивной нагрузки:

Рис. 3. Параллельное включение резистивной нагрузки

Так те же нити накаливания представляют собой чисто резистивную нагрузку, поэтому мы их будем рассчитывать, как сумму резисторов R1 – R3. Для параллельных схем включения вычисление суммарного сопротивления всех устройств производится исходя из соотношения:

1/Rобщ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

После преобразования выражение получит вид:

Аналогичным образом вычисление производится для включения люминесцентных и светодиодных светильников. Заметьте, что при расчетах в идеальных условиях сопротивлением соединительных проводов пренебрегают. Такой прием актуален и для большинства осветительных приборов, так как величина получается несоизмеримо меньше. Однако в случае расчета слаботочных ламп или светодиодов сопротивлением проводов не всегда можно пренебречь, поэтому они также участвуют в расчетах.

Преимущества и недостатки

В домашних и производственных целях параллельное подключение широко используется для решения различных задач. При выборе такого способа важно учитывать все за и против, поэтому дальше мы рассмотрим преимущества и недостатки для освещения люминесцентными, накаливания, светодиодными или другими типами ламп.

К преимуществам схемы следует отнести:

  • на каждую лампу подается строго установленная величина напряжения, не зависимо от их сопротивления;
  • каждая лампа работает на полную мощность, выдавая заявленные номинальные параметры;
  • в случае перегорания одной из ламп в цепи остальные продолжат выполнять свои непосредственные функции без каких-либо изменений в штатном режиме.

Недостатки такого способа подключения в большей части связаны с экономическими аспектами или аварийными режимами работы:

  • требуется больший расход соединительных проводников при подключении на большие расстояния;
  • при повышении напряжения более номинального лампочка светится гораздо сильнее, из-за чего галогенные светильники и лампы Ильича будут чаще выходить со строя;
  • начинающие электрики или неискушенные в электротехнике могут запутаться на этапе подключения точечных или других светильников.

Практическое применение

Все соединения в электрических схемах подразделяются на последовательные и параллельные. На практике параллельная схема применяется для любого освещения у вас дома:

  • точечных светильников;
  • ламп в люстре;
  • модулей в светодиодной ленте и т.д.

Не зависимо от конкретного вида подключения и применяемого оборудования, схема будет идентична. В некоторых ситуациях, чтобы подключить точечных светильник применяется блок питания или электронный трансформатор, в других монтаж люминесцентных ламп производится напрямую от сети, что показано на рисунке ниже:

Рис. 4. Подключение светильников по комнатам

Видео по теме

схема, смешанное подключение, плюсы и минусы

На чтение 6 мин. Просмотров 843 Опубликовано Обновлено

При размещении сетевых осветительных приборов (ламп или светодиодных лент) сомнений в том, как подключать их между собой, как правило, не возникает. Если они рассчитаны на напряжение 220 Вольт, традиционно применяемый способ включения – соединение в параллель. Последовательное подключение лампочек используется лишь в редких случаях, когда на их основе делаются гирлянды, например. Другая распространенная причина применения этого способа – желание повысить срок эксплуатации осветительных изделий, используя их на неполную рабочую мощность.

Последовательное соединение

Последовательная схема подключения

Нетиповое последовательное подключение лампочек к сети 220 Вольт отличается следующими характеристиками:

  • через все включенные в цепь осветительные элементы течет одинаковый ток;
  • распределение падений напряжений на них будет пропорционально внутренним сопротивлениям;
  • соответственно этому распределяется мощность, расходуемая на каждом осветителе.

При последовательном соединении лампочек в схеме с общим выключателем рассчитанные на 220 Вольт осветители будут гореть не в полную силу.

При установке в цепочку двух лампочек накаливания с различной мощностью P ярче горит та из них, что обладает большим сопротивлением, то есть менее энергоемкая. Объясняется это очень просто: из-за большего внутреннего сопротивления напряжение на ней будет более значительным по величине. Поскольку в формулу для P этот параметр входит в квадрате P=U2/R – то при фиксированном сопротивлении на ней рассеивается большая мощность (она горит ярче).

Преимуществом последовательного включения ламп является более щадящий режим работы из-за меньшей мощности, потребляемой на каждой из них. Во всех остальных отношениях такой способ подсоединения нежелателен, поскольку его отличают следующие характерные недостатки:

  • при выходе из строя одной лампы обесточивается вся цепь, так что осветительная линия полностью перестает работать;
  • при установке различных по мощности лампочек они дают разное свечение;
  • невозможность использования последовательной схемы при соединении энергосберегающих ламп (для них нужно полное напряжение 220 Вольт).

Последовательный вариант оптимально подойдет для создания «мягкого света» в светильниках-бра или при изготовлении гирлянд из низковольтных светодиодных элементов.

Параллельное включение

Параллельное соединение лампочек

Классическое параллельное подключение ламп отличается от последовательного способа тем, что в этом случае ко всем осветителям прикладывается полное сетевое напряжение.

При параллельном подключении лампочек через каждое из ответвлений протекает «свой» ток, зависящий от сопротивления данной цепочки.

Проводники, подводимые к цоколям и патронам ламп, подсоединяются к одному проводу в виде параллельной сборки. К бесспорным преимуществам этого метода относят следующие его особенности:

  • при перегорании одной из лампочек остальные продолжают работать;
  • в каждой из ветвей они горят в полную мощность, поскольку ко всем одновременно приложено полное напряжение;
  • допускается использовать энергосберегающие лампочки;
  • для подключения к сети достаточно вывести из комнатной люстры нужное количество фазных проводников и оформить их в виде коммутируемой группы.

Недостатков у этого метода практически нет, за исключением большого расхода проводников при сильно разветвленных цепях. Без проблем можно подключить несколько лампочек к одному проводу за счет использования принципа разводки. Типовая схема параллельного соединения лампочек с выключателем ничем особым не отличается от обычного включения. В этом случае в нее дополнительно вводится клавишный переключатель.

Законы смешанного соединения

Смешанное соединение

Смешанное включение осветителей описывается следующим образом:

  • В его основе лежит параллельное соединение нескольких электрических ветвей.
  • В некоторых из ответвлений нагрузки включаются последовательно в виде ряда лампочек, располагающихся одна за другой.

В отдельные параллельные ветви допускается подключать различные типы потребителей, включая лампы накаливания, а также галогенные или светодиодные источники.

При рассмотрении особенностей смешанного соединения обязательно учитываются следующие закономерности:

  • Через каждый из последовательно включенных участков цепи протекает один и тот же ток.
  • При прохождении через звено с параллельно включенными потребителями он разветвляется, а на выходе снова становится однолинейным.
  • С увеличением количества элементов в рабочей цепи абсолютная величина тока в ней уменьшается.
  • Напряжение на одном звене равно произведению токовой составляющей на общее сопротивление ветви (закон Ома).
  • При росте числа элементов в цепи напряжение на каждом из них соответственно уменьшается.

Смешанный способ подключения имеет ряд преимуществ, определяемых достоинствами каждой из двух основных схем соединения. От последовательного он «унаследовал» его экономичность, а от параллельного – возможность работать даже при выходе из строя элемента в одной из комбинированных цепочек.

Рекомендуется при использовании смешанной схемы группировать в последовательные цепи лампы одинаковой мощности, а в параллельные ветви ставить осветители с различным энергопотреблением.

Типы ламп и схемы подключения

Перед монтажом различных видов осветительных приборов желательно ознакомиться с принципом работы и их внутренним устройством, а также с особенностями схемы включения в питающую сеть.

Также важно знать, что каждая из разновидностей способна работать длительное время лишь при строгом соблюдении правил эксплуатации.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы часто устанавливают в служебных помещениях

Помимо традиционных ламп накаливания для освещения служебных и частично бытовых пространств нередко применяются их люминесцентные трубчатые аналоги. Они чаще всего устанавливаются на следующих объектах:

  • в цехах и на конвейерных линиях промышленных производств;
  • в административных зданиях и в различных боксах;
  • в гаражах, торговых залах и подобных им местах общественного пользования.

Значительно реже они используются в домашних условиях – иногда ставят на кухне для организации подсветки рабочей зоны.

Особенностью люминесцентных осветителей является невозможность прямого подключения к сети 220 Вольт, так как для пробоя газового столба требуется высокое напряжение. Для их включения используется особая электронная схема, в состав которой входят такие элементы запуска как дроссель, стартер и высоковольтный конденсатор (в некоторых случаях он не обязателен).

В последние годы неэкономичные и сильно гудящие во время работы дроссельные преобразователи заменяются так называемым «электронным балластом». Порядок его подключения обычно указывается в виде схемы, изображенной на корпусе прибора.

При использовании электронного адаптера подключается одна газоразрядная лампа, либо устанавливается сразу две штуки, соединенные последовательно.

Галогенные источники и светодиодные лампы

При монтаже подвесных потолков традиционно устанавливают галогенные лампы

Осветители первого типа традиционно устанавливаются при монтаже подвесных и натяжных потолков. Они также идеально подходят при необходимости освещения зон с повышенной влажностью, так как выпускаются в нескольких модификациях. Одно из них рассчитано на работу от 12-ти Вольт. Для их получения в районе потолочных перекрытий устанавливается преобразователь, рассчитанный на соответствующее выходное напряжение.

Для светодиодных ламп характерно наличие встроенного драйвера, позволяющего получать нужное напряжение питания (12 или 24 Вольта). Образцы светодиодных осветителей, рассчитанные на работу от 220 Вольт, включаются подобно лампам накаливания. Но в отличие от обычных осветителей включать их в виде последовательной цепочки не рекомендуется.

Важно правильно подбирать тип ламп для определения нужного порядка их подключения. Не допускается соединять в последовательную цепочку энергосберегающие осветители, при монтаже люминесцентных и галогенных светильников руководствуются схемами их включения. При пониженном сетевом напряжении энергосберегающие лампы быстро выходят из строя, а люминесцентные осветители могут совсем не загореться.

Схема параллельного соединения - советы электрика

Последовательное и параллельное соединение проводников

Источник: https://electric-220.ru/news/posledovatelnoe_i_parallelnoe_soedinenie_provodnikov/2017-04-05-1221

Параллельное подключение лампочек

Главная > Лампы электрические > Параллельное подключение лампочек

Перед человеком, слабо разбирающимся в электричестве, возникают проблемы подключения нескольких лампочек. Когда проводка уже сделана, вся работа заключается в замене перегоревших ламп. Но бывают ситуации, когда нужно добавить еще одну или более лампочек к существующей системе. Здесь уже понадобятся элементарные знания электротехники и умение составить схему подключения.

Параллельное подключение светильников к проводам питания

В моду вошли точечные светильники, в результате количество источников света в домах и квартирах значительно увеличилось, а освещению стали уделять особое внимание. На фото выше изображены светильники для подвесного потолка с параллельным соединением. Через клеммные колодки лампы подключаются к фазному (L) и нулевому (N) проводам.

На первый взгляд здесь нет ничего сложного, но для длительной и надежной работы все должно быть сделано по правилам, которые нужно знать.

Схема подключений

Для создания подключений лампочек, прежде всего, надо изобразить упрощенную электрическую схему соединений и подключения к питанию. Она составляется по определенным правилам:

  • проводники графически обозначаются прямыми неразрывными линиями;
  • соединения обозначаются точками (если их больше двух), если точки нет, значит, провода пересекаются;
  • электрическая арматура и проводка на плане изображаются по ГОСТ 21.614 и ГОСТ 21.608.

Параллельное и последовательное соединение

Параллельное соединение проводников

Для того чтобы зажечь самую простую лампу накаливания, нужно подключить ее контакты на фазу (L) и ноль (N). Два провода к ней подходят из распределительной коробки или из розетки.

Параллельная схема предусматривает подключение нескольких лампочек на общие фазный и нулевой провода (рис. а ниже). Здесь параллельно подключены три лампы накаливания. Для удобства в схеме установлен выключатель. Принципиальная схема (рис.

б) изображает соединения нагляднее.

Схема параллельного соединения лампочек

Достоинством параллельного соединения является возможность подключения потребителей электроэнергии к напряжению сети. К лампам на рис. выше можно добавить еще несколько, но ток при этом увеличится, а напряжение останется прежним.

Сила тока (I) в питающих проводах равна сумме сил токов всех участков (I1, I2, I3), подключенных параллельно (рис. б выше):

I = I1 + I2 + I3.

Мощность цепи (Р) находится как сумма мощностей всех участков (Р1, Р2, Р3):

Р = Р1 +Р2 + Р3.

Сопротивление (R) для трех нагрузок определяется из выражения:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3,

где R1, R2, R3 – сопротивления лампочек.

Типы ламп и схемы подключения

Подключение ламп накаливания, приведенное выше, не представляет особой сложности. Но схема галогенных и люминесцентных ламп имеет некоторые отличия.

Галогенные

Питание пониженным напряжением повышает безопасность эксплуатации источников света. При этом яркость остается прежней. Галогенные лампы могут применяться с понижающими трансформаторами на 6, 12 и 24 В (рис. ниже).

Схема подключения галогенной лампы

Напряжение 220 В подается на малогабаритный электронный трансформатор, который можно встроить даже в корпус выключателя. Низковольтные галогенные лампы часто применяются в подвесных потолках.

Их подключают параллельно и соединяют с трансформатором. На фото ниже представлена блок-схема с двумя трансформаторами. Напряжение 220 В подается на них через распределительную коробку.

Нулевой провод обозначен синим цветом, а фазный – коричневым, со вставленным в разрыв выключателем.

Схема подключения галогенных ламп

Группы ламп соединены между собой параллельно в распределительной коробке, после которой производится разветвление питающих проводов на первичные обмотки трансформаторов.

Лампы подключаются ко вторичной обмотке 12 В параллельно между собой. Для их соединения применяются клеммные колодки (на схеме не показаны).

Выходной провод низкого напряжения не должен быть длиннее 2 метров. Иначе возрастают потери напряжения, и лампы будут светиться хуже. Будет лучше, если сделать расчет напряжения для всех ламп.

Пример расчета

Пример расчета напряжения на лампочках в зависимости от потерь в проводах следующий. При питающем напряжении V=12 В к трансформатору подключены параллельно 2 лампочки с сопротивлениями R1 = R2 = 36 Ом. Сопротивления подводящих проводов к ним равны r1 = r2 = r3 = r4 = 1,5 Ом. Требуется найти напряжение на каждой лампочке. Схема изображена на рис. ниже.

Потери в проводах питания лампочек

Напряжение на первой и второй лампочках составят:

V1 = VR(2r + R)/(4r2 +6rR + R2) = 10,34 В,

V2 = VR2/(4r2 +6rR + R2) = 9,54 В.

Из расчета видно, что даже небольшие сопротивления подводящих проводов приводят к существенному падению на них напряжения.

Общая нагрузка в схеме поддерживается на уровне 70-75% от максимальной, чтобы не перегревались трансформаторы.

Люминесцентные

Недостатком люминесцентных ламп является эффект мерцания, что ухудшает восприятие света глазами. Современные электронные ПРА (пускорегулирующие аппараты) решают эту проблему, но цена их выше.

Для уменьшения пульсации при использовании электромагнитного балласта применяется двухламповая схема подключения, где на одной из ламп фаза сдвигается во времени.

В результате суммарный световой поток выравнивается.

На рис. ниже изображена схема светильника с расщепленной фазой. Две лампы подключены к сети переменного напряжения параллельно. Обе они содержат индуктивные балласты (L1) и (L2). Но к лампе (2) подключен дополнительный балластный конденсатор (Сб), благодаря которому создается сдвиг тока по фазе на 600.

Обратите внимание

Схема двухлампового светильника

В результате снижается суммарная пульсация светового потока светильника. Кроме того, ток внешней цепи почти совпадает по фазе с напряжением питания за счет комбинации опережающей и отстающей схем, что позволяет увеличить коэффициент мощности.

Видео про подключения

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

Про особенности параллельного и последовательного подключения рассказывает видео ниже.

Таким образом, для того чтобы правильно подключить лампочки в доме или квартире, надо сделать следующее:

  • начертить принципиальную электрическую схему системы освещения;
  • выполнить расчет проводки;
  • подобрать электрооборудование, арматуру и светильники;
  • правильно выполнить монтаж лампочек.

Источник: https://elquanta.ru/lampa/parallelnoe-podklyuchenie-lampochek.html

Последовательное и параллельное соединение ламп

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Сегодня мы рассмотрим практичные схемы последовательного и параллельного соединения ламп накаливания.

В статье схемы подключения трех и более ламп я рассказывал про параллельное соединение, а вот про последовательное упустил. В этой статье мы рассмотрим оба вида соединений используемых в быту.

Пойдем от простого к сложному. Обыкновенная лампа на принципиальных схемах обозначается таким образом:

Следующий момент Вы должны понять и запомнить:

Соединительные провода на схемах показываются линиями. Места соединения трех и более проводов показываются точками, а если провода пересекаются без соединения, то в месте их пересечения точка не ставится.

На рисунке ниже показано, когда провода просто пересекаются, то есть проходят рядом и не касаются друг друга, и когда провода уже соединены между собой — об этом говорит точка, стоящая в пересечении.

А теперь рассмотрим виды соединений:

Последовательное соединение ламп накаливания

Последовательное соединение ламп накаливания в домашнем быту используется редко. В свое время я подключал две лампы последовательно у себя в подъезде, но это был единичный случай.

Тут ситуация была такая, что подъездная лампа перегорала с периодичностью в один месяц, и надо было что-то делать.

Обычно, в таких случаях лампу включают через диод, чтобы она питалась пониженным напряжением 110В и долго служила. Вариант проверенный, но при этом сама лампа мерцает, да и светит в полнакала.

Когда же стоят две последовательно, то они так же питаются пониженным напряжением 110В, не мерцают, долго служат, светят и потребляют энергии как одна. Причем их можно развести по разным углам помещения, что тоже плюс.
Но повторюсь – это редкий случай.

Важно

Посмотрите на рисунок ниже. Здесь изображены две схемы последовательного соединения ламп накаливания. В верхней части рисунка показана принципиальная схема, а в нижней части – монтажная. Причем для лучшего восприятия, монтажная схема показана с реальным изображением ламп и двужильного провода.

Здесь в линии коричневого цвета, лампы HL1 и HL2 соединены последовательно – одна за другой. Поэтому такое соединение называют последовательным.

Если подать напряжение питания 220В на концы L и N, то загорятся обе лампы, но гореть они будут не в полную силу, а в половину накала.

Так как сопротивление нитей ламп рассчитано на питающее напряжение 220В, и когда они стоят в цепи последовательно, одна за другой, то за счет добавления сопротивления нити накала следующей лампы, общее сопротивление цепи будет увеличиваться, а значит, для следующей лампы напряжение всегда будет меньше согласно закону Ома.

Поэтому при последовательном соединении двух ламп напряжение 220В будет делиться пополам, и составит 110В для каждой.

На следующем рисунке показаны три лампы соединенные последовательно.

На этой схеме напряжение на каждой лампе составит около 73 Вольт, так как будет делиться уже между тремя лампами.

Так же примером последовательного соединения могут служить новогодние гирлянды. Здесь из миниатюрных лампочек с низким питанием создается одна лампа на напряжение 220В.

Например, берем лампочки, рассчитанные на 6,3 Вольта и делим их на 220 Вольт. Получается 35 штук. То есть, чтобы сделать одну лампу на напряжение 220В, нам нужно соединить последовательно 35 штук с напряжением питания 6,3 Вольта.

Совет

P.S. Так как напряжение в сети не постоянно, то расчет лучше производить исходя из 245 – 250 Вольт.

Как Вы знаете, у гирлянд есть один недостаток. Перегорает одна из ламп, например, канала зеленого цвета, значит, не горит канал зеленого цвета. Тогда мы идем на базар, покупаем лампочки зеленого цвета, а потом дома по одной вынимаем, вставляем новую, и пока не заработает канал, перебираем его весь.

Вывод:

Недостатком последовательного соединения является то, что если выйдет из строя хоть одна из ламп, гореть не будут все, так как нарушается электрическая цепь.

А вторым недостатком, как Вы уже догадались, является слабое свечение. Поэтому последовательное соединение ламп накаливания на напряжение 220В в домашних условиях практически не применяется.

Параллельное соединение ламп

Параллельным соединением называют такое соединение, где все элементы электрической цепи, в данном случае лампы накаливания, находятся под одним и тем же напряжением.

То есть получается, что каждая лампа, своими контактами, подключена и к фазе и к нулю. И если перегорит любая из ламп, то остальные будут гореть.

Именно такое соединение ламп, рассчитанных на напряжение питания 220В, используется в домашнем быту, и не только.

На следующем рисунке так же изображено параллельное соединение. Здесь все три лампы соединены в одном месте. Еще такое соединение называют «звезда»

Бывают моменты, что когда именно из одной точки нужно развести проводку в разные направления.

Кстати, именно «звездой» делают разводку по квартире при монтаже розеток.

Ну вот в принципе и все. И как всегда по традиции ролик о последовательном и параллельном подключении ламп

Теперь я думаю, у Вас не должно возникнуть проблем с последовательным и параллельным соединением ламп.
Удачи!

Источник: https://sesaga.ru/posledovatelnoe-i-parallelnoe-soedinenie-lamp.html

Схемы общей электропроводки

Схема параллельного соединения цепи на примере светильника с 5 лампами

Чтобы рассчитать количество проводов, выбрать места для монтажа электрических точек и грамотно соединить кабель, необходимо составить общую схему электропроводки. Рассмотрим способы соединения электрической цепи.

Параллельное — при таком способе входящие в цепь элементы объединены двумя узлами и не соединены друг с другом. При таком соединении элементов, даже если одна из ламп перегорит и разорвет цепь, остальные не погаснут, поскольку у тока останутся «обходные» пути.

Последовательное — все элементы цепи располагаются друг за другом и не имеют узлов. Пример последовательного соединения — всем известная елочная гирлянда: большое количество лампочек, соединенных одним проводом. Если сгорит одна, цепь разорвется и погаснут все.

Последовательное соединение

Основных типов разводки электропроводки три. Рассмотрим их подробно, поскольку от выбранного типа зависит вся схема целиком.

1. Тип «звезда» иногда называют бескоробочным, или европейским, типом разводки. Вкратце данный тип можно отобразить так: одна розетка — одна линия кабеля до щитка.

Это означает, что каждая розетка и точка освещения имеют отдельную кабельную линию, которая заходит прямо в квартирный щиток и в идеале имеет автоматический выключатель. В чем преимущества и недостатки такого типа разводки? Плюс — прежде всего в безопасности и возможности контроля над каждой электрической точкой.

Обратите внимание

К тому же не требуется устанавливать распределительные коробки. Разводка именно такого типа делается, когда устанавливают систему «умный дом». Минус «звезды» — как минимум троекратный расход проводки и, соответственно, трудовых затрат по ее монтажу. Кроме того, квартирный щиток становится размером со средний шкаф.

Он может насчитывать 70–100 групп автоматов, особенно если на объекте есть еще и информационные сети. Установить самостоятельно такой щиток сложно, и он дороже обычного.

2. Тип «шлейф» напоминает «звезду», но отличается от нее экономичностью. Изобразить его можно так: розетка — розетка — розетка — квартирный щиток или распаячная коробка. На один кабель последовательно подключаются несколько электрических точек, от которых общий питающий проводник идет либо к квартирному щитку, либо к распаячной коробке.

3. Тип разводки в распределительных коробках — наиболее часто встречающийся вариант. Именно таким образом делалась разводка в советское время. Экономичный способ, не требующий особых затрат. В квартире щитка нет вовсе, он расположен на лестничной площадке.

От такого общего питающего «стояка» отходит квартирное ответвление. На нем в щитке стоят счетчик и автоматический выключатель (иногда — 1, иногда — 2–3, редко больше). Питающий кабель заходит в квартиру, затем при помощи распределительных коробок — в помещения, подходя к каждой точке.

Можно сказать, что от распределительной коробки проводка идет к точкам «звездой».

В чистом виде типы разводки применяются редко. Исходя из имеющихся в наличии ресурсов и по пожеланию обычно выбирается смешанный тип. Пример по разводке в отдельной квартире.

Два вида разводки проводов: розетка — щиток («звезда») и щиток — розетка — розетка — розетка («шлейф»)

Питающий кабель входит в квартирный щиток, где стоят несколько групп автоматов и устройств защиты.

В щитке общий кабель разводится на несколько зон, например, по жилым комнатам и отдельно по ванной и кухне с разделением на розетки и освещение.

Важно

Питающий кабель отдельной зоны заходит в комнату и распределяется в коробке по точкам. Здесь возможны варианты: кабель пойдет на розетки «шлейфом» или на каждую точку будет выделен отдельный провод.

Способы разводки розеток: последовательный «шлейфом» и параллельный в распределительных коробках

Силовые кабели и провода освещения подключены к щитку отдельно

Профессиональные электрики составляют такие схемы с учетом всех факторов. Это пожелания хозяина объекта, то есть что именно хочется увидеть в квартире или доме. Например, хозяин говорит, что в гостиной должны быть две группы розеток по три в каждой.

Плюс два проходных выключателя и телефонные розетки в количестве трех штук. Электрик, приняв к сведению эти данные, по правилам электромонтажных работ составляет схему, в которой учитываются параметры безопасности, порядок выполнения работ, тип проводки, размеры штроб и т. д.

Такой чертеж является документом и заверяется в специальной организации.

Пример принципиальной схемы электроснабжения квартиры, составленной профессиональным электриком

Современные фирмы, предоставляющие услуги по электромонтажным работам, пользуются компьютерными программами. Они созданы специально для инженерно-технических работников (ИТР) и домашнему мастеру вряд ли пригодятся.

Чтобы самостоятельно выполнить монтаж проводки, схему можно начертить самому. Это делается достаточно просто. Для начала изображается квартирный план с учетом всех размеров. Если нет необходимой документации, можно взять ее у застройщика, хотя она обязана храниться и у владельца жилья.

Затем при помощи специальных обозначений выставляются все желаемые точки: лампы, розетки, автоматические выключатели и т. д. Надо не полениться и поставить общепринятые обозначения, чтобы эту схему поняли и другие люди.

Часты случаи, когда какое-то время спустя автор схемы не может разобраться в загадочных иероглифах, которые он сам же и придумал. После этого вычерчиваются линии, которые обозначают прокладку проводки.

Обязательно укажите на плане, на каком расстоянии от потолка или пола находится кабель, особенно если проводка скрытого типа.

Первоначально на схеме выставляются все электрические точки, которые необходимо разместить в квартире или доме

Совет

Далее приведен пример электрической схемы квартиры. Разными цветами показаны провода освещения, силовые кабели и провод заземления. Условными значками изображены светильники, розетки, выключатели и распределительные коробки.

Такая схема очень наглядна, и по ней можно выполнять все необходимые расчеты. Это необходимо для того, чтобы в дальнейшем точно знать, где проходят провода. Иначе можно, вешая картину или полку, попасть сверлом прямо в кабель.

Электросхема квартиры

Существуют типовые правила для монтажа. Они таковы:

1. Провод прокладывается только по вертикальным и горизонтальным линиям под прямыми углами. Если возникнет желание схитрить и сэкономить кабель, проведя его по диагонали, лучше так не делать. В дальнейшем найти этот кривой путь весьма трудно, а попасть в него гвоздем проще простого.

2. Расстояние от провода до потолка или пола должно быть 15 см. От углов, дверных косяков и оконных рам — не менее 10 см. При обводке через трубы отопления следует соблюдать зазор между ними и проводкой не меньше 3 см.

Обводка проводки вокруг отопительных труб

3. Необходимо избегать пересечения проводов при прокладке. Если это трудновыполнимо, то расстояние между кабелями должно быть не меньше 3 мм.

4. Для упрощения расчетов все розетки и выключатели должны находиться на одинаковой высоте. Обычно выключатели устанавливают слева от двери на высоте, достаточной для того, чтобы опущенной ладонью прикоснуться к ним, то есть 80–90 см.

Розетки монтируют на высоте 25–30 см. Однако на кухне и в случае подключения высоко висящих электроприборов это расстояние может быть и другим.

Лучше всего, если провод к выключателям будет спускаться сверху, а к розеткам подводиться снизу — так делает большинство электриков.

Обратите внимание

5. Длина проводника, выходящего из электрической точки, должна быть 15–20 см. Это делается для удобства монтажа точек при скрытом типе проводки. Если она открытого типа, то длина проводника может быть меньше: 10–15 см.

Концы жил проводов, которые заходят в электрические точки, должны быть заизолированы изолентой. Вооружившись чертежом, можно начинать монтировать электропроводку.

 

Источник: https://remstd.ru/archives/shemyi-obshhey-elektroprovodki/

Схемы подключения точечных светильников

После того как составили план расположения точечных светильников на потолке, в подсветке шкафа, приходится задуматься об их электрическом подключении. Как подключить точечные светильники, по каким схемам, какими проводами и кабелями — обо всем этом дальше. 

Последовательное соединение

Подключить точечные светильники можно последовательно, хотя это — не лучший выход. Несмотря на то, что этот тип соединения требует минимального количества проводов, в быту он практически не используется. Все потому что имеет два существенных недостатка:

  1. Лампы светятся не в полную силу, так как на них подается пониженное напряжение. Насколько пониженное — зависит от количества подключенных лампочек. Например, подключено к 220 В три лампы — делить надо на 3. Это значит, что на каждый светильник приходит по 73 В. Если подключено 5 ламп, делим на 5 и т.д.

    Принцип последовательного соединения

  2. Если перегорает одна лампочка — не работают все. Найти причину неисправности можно только последовательно меняя лампочки во всей цепочке.

Именно по этим причинам такой тип подключения применяется исключительно в елочных гирляндах, где собрано большое количество маломощных источников света.

Можно, конечно, первый недостаток использовать: подключить последовательно к сети 220 В лампочки на 12 В в количестве 18 или 19 штук. В сумме они дадут 220 В (при 18 штуках 216 В, при 19 — 228 В). В этом случае не понадобиться трансформатор и это плюс.

Но при перегорании одной из них (или даже ухудшении контакта), искать причину придется долго. И это большой минус, который сводит на нет все положительные моменты.

Схема последовательного соединения лампочек (точечных светильников)

Если вы решили подключить точечные светильники последовательно, сделать это просто: фаза обходит все светильники один за другим, ноль подается на второй контакт последней лампочки в цепи.

Если говорить о фактической реализации, то фаза от распределительной коробки подается на выключатель, оттуда — на первый точечный светильник, со второго его контакта — на следующий…. и так до конца цепочки. Ко второму контакту последнего светильника подключается нулевой провод (нейтраль).

Схема последовательного подключения точечных светильников через одноклавишный выключатель

У этой схемы есть одно практическое применение — в подъездах домов. Можно параллельно подключить две лампочки накаливания к обычной сети 220 В. Они будут светиться в пол накала, но перегорать будут крайне редко.

Параллельное соединение

В большинстве случаев используется параллельная схема подключения точечных светильников (ламп). Даже несмотря на то что требуется большое количество проводов. Зато напряжение на все осветительные приборы подается одинаковое, при перегорании не работает одна, все остальные — в работе. Соответственно, никаких проблем с поиском места поломки.

Схема параллельного подключения точечных светильников

Как подключить точечные светильники параллельно

Есть два способа параллельного соединения:

  • Лучевой. На каждый осветительный прибор идет отдельный кабель (двух или трехжильный — зависит от того, есть у вас заземление или нет).
  • Шлейфное. Пришедшая от выключателя фаза и нейтраль со щитка заходят на первый светильник. От этого светильника идет кусок кабеля на второй, и так далее. В результате к каждому светильнику, кроме последнего, оказывается подключенным по четыре куска кабеля.Способы реализации параллельного подключения

Лучевая

Лучевая схема подключения более надежна — если проблемы случаются, то не горит только эта лампочка. Есть два минуса. Первый — большой расход кабеля. С ним можно смириться, так как делается проводка один раз и надолго, а надежность такой реализации высокая. Второй минус — в одной точке сходится большое количество проводов. Качественное их соединение — непростая задача, но решаемая.

Соединить большое количество проводов можно при помощи обычной клеммной колодки. В этом случае с одной стороны подается фаза, при помощи перемычек она разводится на нужное число контактов. С противоположной стороны подключаются провода, идущие к лампочкам.

Способы соединения проводов при лучевом исполнении

Практически так же можно использовать клеммники Ваго на соответствующее число контактов. Выбрать надо модель для параллельного соединения. Лучше — чтобы они были заполнены пастой, предотвращающей окисление.

Важно

Этот способ хорош — легок в исполнении (зачистить провода, вставить в гнезда и все), но очень много низкокачественных подделок, а оригиналы стоят дорого (и то не факт, что вам продадут оригинал). Потому многие предпочитают пользоваться обычной клеммной колодкой.

Кстати, есть они нескольких видов, но более надежными считаются карболитовые с защитным экраном (на рисунке выше они черного цвета).

И последний приемлемый способ — скрутка всех проводников с последующей сваркой (пайка тут не пойдет, так как проводов слишком много, обеспечить надежный контакт очень сложно). Минус в том, что соединение получается неразъемным. В случае чего, придется удалять сваренную часть, потому нужен «стратегический» запас проводов.

Подробнее о способах соединения электрических проводов читаем тут.

Пример исполнения лучевого подключения точечных светильников

Чтобы уменьшить расход кабеля при лучевом способе соединения, от выключателя до середины потолка тянут линию, там ее закрепляют, и от нее разводят провода к каждому светильнику. Если надо сделать две группы, ставят двухклавишный (двухпозиционный) выключатель, от каждой клавиши тянут отдельную линию, потом расключают светильники по выбранной схеме.

Шлейфное соединение

Шлейфное соединение применяют тогда, когда светильников очень много и тянуть к каждому отдельную магистраль очень уж накладно. Проблема при таком способе реализации в том, что при проблеме соединения в одном месте, все остальные тоже оказываются неработоспособны. Зато локализация повреждения проста: после нормально работающего светильника.

Фактическая реализация параллельного соединения шлейфным способом

В этом случае также можно разделить светильники на две или больше группы. В этом случае понадобиться выключатель с соответствующим количеством клавиш. Схема подключения в этом случае выглядит не очень сложно — добавиться еще одна ветка.

Как подключить точечные светильники к двойному выключателю

Собственно, схема справедлива для обоих способов реализации параллельного подключения. При необходимости можно сделать и три группы. Такие — трехпозиционные — выключатели тоже есть. Если же нужны четыре группы — придется ставить два двухпозиционных.

Подключение встроенных потолочных светильников со светодиодными лампами на 12 в

Точечные светильники могут работать и от пониженного напряжения 12 В. В них тогда ставят светодиодные лампочки. Подключатся они по параллельной схеме, питание подается с трансформатора (преобразователя напряжения). Его ставят после выключателя, с его выходов подают напряжение на светильники.

Схема подсоединения точечных светильников на 12 В через общий трансформатор

В этом случае мощность трансформатора находят как суммарная мощность подключенной к нему нагрузки, с запасом в 20-30%.

Например, установить надо 8 точек освещения по 6 ватт (это мощность светодиодных лампочек).

Общая нагрузка — 48 Вт, запас берем 30% (для того чтобы транс не работал на пределе возможностей и служил дольше). Получается надо искать преобразователь напряжения мощностью не ниже 62,4 Вт.

Если хочется источники света разбить на несколько групп, нужны будут несколько трансформаторов — по одному на каждую группу. Также нужен будет многопозиционный выключатель (или несколько обычных).

Подключение светильников на 12 В через двойной выключатель

Обе эти схемы имеют один недостаток — при выходе из строя адаптера не работает группа лам или даже все. При желании можно подключить точечные светильники  на 12 вольт так, чтобы повысить надежность их работы. Для этого к каждому источнику света устанавливают свой трансформатор.

Подключение точечных светильников на 12 В с персональным трансформатором

С точки зрения эксплуатации практически идеальная схема подключения светильников на 12 вольт — с трансформатором на каждый элемент освещения.

Схема подключения точечных светильников на 12 В с персональным трансформатором

В этом случае параллельно подключаются трансформаторы, а к их выходам — сами светильники. Такой способ получается более затратный. Но при выходе из строя трансформатора не горит только одна лампа и никаких проблем с выявлением участка повреждения.

Выбор сечения проводов

При подаче низкого напряжения ток на светильники идет большой и потери по длине будут значительные. Потому для подключения точечных светильников на 12 В важно выбрать правильное сечение кабеля. Проще всего это сделать по таблице, ориентируясь на длину кабеля, прокладываемого к каждому светильнику и потребляемый ток.

Таблица для определения сечения кабеля при подключении точечных светильников на 12 В

Ток можно высчитать: разделить мощность на напряжение. Например, подключаем четыре точечных светильника со светодиодными лампами по 7 Вт. Напряжение — 12 В. Суммарная мощность — 4*7 = 28 Вт. Ток — 28 Вт/12 В = 2,3 А. В таблице берем ближайшее большее значение силы тока.

В данном случае это 4 А. При длине линии до 8,5 метров можно брать медный кабель сечением 0,75 мм2. Такое малое сечение получается исключительно из-за малой мощности светодиодных ламп.

При использовании экономок, галогенок или ламп накаливания, сечение будет намного больше, так как токи значительно возрастают.

Этот способ расчета сечения кабеля подходит для шлейфного типа параллельного соединения с одним трансформатором. При лучевом те же самые действия приходится производить для каждого светильника.

 Особенности монтажа

Монтируют точечные светильники обычно в подвесные или натяжные потоки. Еще вариант — подсветка шкафов.

В любом случае, согласно ПУЭ, прокладка получается скрытой, и рекомендовано использовать кабель в негорючей оболочке. Наиболее популярный вариант — подключить точечные светильники кабелем ВВГнг.

По желанию можно выбрать еще более безопасную его версию — ВВГнг Ls, которая во время пожара выделяет мало дыма.

Совет

Использование кабелей или проводов, не содержащих в маркировке буквы НГ — только на ваш страх и риск. Так как при работе освещения выделяется тепло, что может привести к возгоранию.

Если точечные светильники монтируются в подвесной потолок, кабель можно уложить в поперечные профили, к которым гипсокартон не крепится. В продольные его класть не стоит, так как высок шанс повредить саморезом изоляцию при монтаже гипсокартонных листов. Еще один вариант — крепить кабели на профили сбоку, притягивая их пластиковыми стяжками.

Укладывать кабель для подключения точечных светильников можно в поперечные профили, которые находятся повыше

В таком случае сначала собирают каркас, затем растягивают провода, оставляя концы в 20-30 см для удобства монтажа. При использовании светильников на 12 В трансформаторы располагают в непосредственной близости от одного из отверстий. При повреждении или необходимости обслуживания к нему можно добраться вытащив светильник.

Если планируется натяжной потолок, кабели крепят  в первую очередь, непосредственно к потолку. В этом случае их часто укладывают в гофрошланг — для повышения пожарной безопасности. Использовать можно любой подходящий крепеж для кабеля — стяжки, дюбель-стяжки, клипсы подходящего размера, проволочные лотки и др.

Источник: https://elektroznatok.ru/osveshhenie/podklyuchenie-tochechnyh-svetilnikov

Подключение точечных светильников

Точечные светильники могут работать от напряжения 220 В или 12 В. Вне зависимости от напряжения, подключаться они параллельно (в шлейф или отдельными проводами) или последовательно (гирлянда).

Разница в том, что питание для споты на 12 В подается через понижающий трансформатор. Он преобразует сетевые 220 вольт в нужные 12.

Подробнее о том, как подключить точечные светильники к одно- и двух- клавишным выключателям поговорим подробнее.

Схемы подключения на 220 В

Некоторые точечные светильники работают от 12 В. Для подачи им питания необходимо устанавливать преобразователь (говорят еще трансформатор или драйвер). С развитием технологии появились споты которые могут работать от 220 В. Такая схема хоть немного, но проще, потому в последнее время чаще подключить точечные светильники требуется к сети напрямую, без преобразователей.

Использование встраиваемых светильников позволяет получить равномерное освещение. Кроме того, можно выбрать красивое размещение точечных светильников на потолке

Последовательное подключение

Эта схема проста в реализации, для нее требуется мало проводов, но последовательно подключить точечные светильники можно лишь в относительно небольшом количестве — пять-шесть штук.

Главный минус такого способа — светиться лампы будут не в полную силу. Еще один недостаток: при выходе из строя одной лампы (перегорании) перестают работать все лампы, так как разрывается цепь.

Для восстановления работоспособности приходится проверять каждую.

Схема последовательного включения точечных светильников

Схема очень проста — фаза последовательно обходит все светильники, а к выходу последнего подается ноль. Схема с распределительной коробкой и выключателем расположена ниже.

Разводка электропроводки при последовательном подключении спотов

Обратите внимание

При работе будьте внимательны: на выключатель должна идти фаза, которая дальше идет на светильники. Ноль (нейтраль) — прямиком подается на последний в цепочке светильник. Это важно для правильной работы схемы а также для безопасности.

Если у вас проводка трехжильная — кроме нуля и фазы есть еще защитный провод «земля», его берут напрямую с «земляной» колодки и подают на каждый из светильников к соответствующей клемме. Можно «землю» взять в близлежащей розетке или на выключателе.

Схема последовательного подключения точечных светильников к двухклавишному (двойному) выключателю

Практическая реализация этой схемы удобнее не с кабелем а с проводами — ведь один провод постоянно разрывается обходя все светильники, а нулевой идет целым куском от распредкоробки до последнего осветительного прибора. Но еще раз повторимся — такой тип подключения почти не используется.

Схемы параллельного подключения

При параллельном подключении все лампы будут светить с нормальной интенсивностью, потому эта схема более популярна даже несмотря на то, что требуется большее количество проводников.

Для подключения любого количества встроенных светильников (даже со светодиодными лампами) используют негорючий кабель ВВГ нг 2*1,5 или 3*1,5  (трехжильный провод используют если проводка с заземлением).

Возможно использование кабель ВВГ нг ls (негорючий с пониженным выделением дыма при горении) но это уже по желанию. Он может быть круглым или плоским = это не важно, но негорючим — обязательно, особенно если перекрытие у вас деревянное.

Способы

Реализовываться параллельное подключение может двумя способами:

Шлейфное подключение

Рассмотрим схемы. На рисунке внизу показано как вести провод при шлейфном способе разводки. Из распредкоробки выходит кабель, он заходит на первый светильник, к выходу этого светильника подключается другой кусок кабеля, который тянется к следующему светильнику. Так подключаются все светильники.

Как подключить точечные светильники параллельно

Физически это выглядит так, как на фото внизу. Несколько отрезков кабеля соединяют светильники один за другим.

Так выглядит если делать это на подвесном или натяжном потолке

Если вы хотите осветительные приборы разделить на две группы, их подключают к двухклавишному выключателю. Схема становится несколько сложнее, но только тем, что увеличивается количество проводов.

С выключателем на две клавиши

Пример реализации можно увидеть в видео. Можно использовать другие клеммы, но сам способ показан неплохо.

Лучевое

При лучевом подключении на каждый осветительный прибор идет свой кусок кабеля.

Способ затратный по расходу кабеля, но более надежный в плане работы: при поломке не горит только одна точка освещения.

В этом случае имеет смысл дотянуть кабель от распределительной коробки по потолку до середины комнаты, там его закрепить. От этой точки начинать тянуть кабели к каждому встраиваемому светильнику.

Обратите внимание на рисунок справа. На нем показано, что от фазного провода расходятся провода к лампам и отдельно от нулевого. Так как проводов в одном месте сходится много надо выбрать надежный способ. Если провода одножильные и ламп не очень много, можно сделать скрутку, но ее потом надо будет хорошо обжать пассатижами, а потом сварить.

Важно

Не самый простой способ и соединение получается неразъемным. Но надежный. Второй способ проще: на каждом проводнике кабеля установить разъем с нужным количеством входов и подключать провода к ним. Можно использовать клемники Wago на соответствующее количество подсоединяемых проводов.

Они надежны, легко устанавливаются, но стоят прилично (подделки лучше не брать).

Параллельное подключение — кабелем к каждому светильнику

Еще вариант — обычные клеммные колодки с винтовым соединением. Они дешевые и вполне надежные, но придется с той стороны, где подключать надо будет кабель, поставить перемычки на все задействованные клеммы. Так на все провода будет подаваться напряжение.

Так можно использовать винтовые клеммные колодки

Несмотря на высокую надежность способ используется редко — расходы велики, да и качественно соединить большое количество проводов в одной точке проблематично.

Подключение точечных светильников на 12 В

Схемы точно такие же, но кабель с выключателя заводится на преобразователь, а с выхода преобразователя идет уже на лампы.

С трансформатором на 12 В

Если точечных светильников много, их предпочитают подключить к двум клавишам. В этом случае потребуются два трансформатора (блока питания, переходника).  Схема выглядит не намного сложнее — есть две ветки. При желании можно найти выключатели и на три клавиши, а можно поставить рядом несколько. Но, если вам надо изменять освещенность в широких пределах, лучше поставить диммер.

Схема подключения точечных светильников к двуклавишному выключателю

Как вы поняли, схемы отличаются только наличием или отсутствием трансформатора. Так что и остальные схемы реализовать будет несложно.

Выбор мощности преобразователя/трансформатора

Чтобы освещение работало нормально, необходимо чтобы мощность драйвера была на 15-20% больше, чем все подключенные к нему потребители. Например, нужно подобрать понижающий трансформатор для подключения 8 точечных светильников, в которые будут установлены лампы накаливания по 40 Вт. Суммарная мощность всех ламп будет 320 Вт. Трансформатор потребуется на на 380-400 Вт.

С преобразователем на каждой ветке

Понятно, что чем больше источников света будете подключать, тем более мощный преобразователь потребуется. Но с увеличением мощности растет цена и размеры устройства. Кроме того, мощные трансформаторы найти бывает сложно.

Е еще: большую и тяжелую коробку спрятать бывает сложно.

Потому в таком случае большую группу ламп делят, и к каждой ставят свой преобразователь, но меньшей мощности (как подключить точечные светильники в этом случае, можно увидеть на схеме выше).

Особенности монтажа

Чтобы правильно подключить точечные светильники надо не только грамотно выбрать схему. Надо соблюсти определенную последовательность действий, которая зависит от типа потолка.

Надо всего лишь подключить несколько точечных светильников — и вы имеете красивый интерьер

В натяжные потолки

Точечные светильники обычно устанавливают с подвесными или натяжными потолками. Если потолки натяжные, все провода укладывают заранее. Их крепят к потолку, не подключая к питанию, размещают и закрепляют на подвесах светильники, затем подключают к ним провода и проверяют работу.

Подготовлено к установке натяжных потолков

Перед монтажом натяжных потолков питание отключают, вынимают лампы и снимают части, которые могут пострадать от температуры. После установки натяжных потолков в материале прорезают отверстия (светильники видны или их можно нащупать), устанавливают уплотнительные кольца, после чего собирают светильники.

В потолки из гипсокартона

Если потолок сделан из гипсокатрона, можно действовать по той же схеме, но монтировать светильники надо после того, как потолок будет зашпаклеван. То есть, развести проводку, оставить свободно свисающие концы проводки.

 Чтобы не возникли проблемы с определением мест расположения осветительных приборов, необходимо нарисовать подробный план с указанием точных расстояний от стен и друг от друга. По этому плану делают разметку и дрелью с коронкой соответствующего размера вырезают отверстия.

Так как небольшие подвижки — в несколько сантиметров — могут быть, нарезая кабель оставляйте запас в 15-20 см. Этого будет вполне достаточно (но не забудьте, что провода крепятся к основному потолку и они должны на 7-10 см выходить за уровень гипсокартона.

Если концы окажутся слишком длинными, их всегда можно укоротить, а вот нарастить — большая проблема.

Если необходима установка преобразователя

Есть второй способ подключить точечные светильники на гипсокартонный потолок. Он используется если источников света немного — четыре-шесть штук. Весь монтаж точечных светильников вместе с проводкой делают после того как завершили работу с потолком.

До начала монтажа за уровень потолка заводят кабель/кабели от распределительной коробки. После окончания работ по шпаклевке и шлифовке делают разметку, сверлят отверстия. Через них прокидывают кабель, выводя концы наружу. После монтируют сами светильники.

Все несложно, но этот способ нельзя назвать правильным: кабели просто лежат на гипсокартоне, что точно не соответствует противопожарным нормам. На это еще можно закрыть глаза, если перекрытие бетонное, кабель взят негорючий, сечение провода не маленькое, соединение проводов сделано правильно.

Последовательность работ в фото формате

Если же перекрытия деревянные, по ПУЭ требуется прокладка в негорючих цельнометаллических лотках (кабель каналах) или металлических трубах. Смонтировать такую проводку можно только до начала работ с потолком. Нарушать правила монтажа очень нежелательно — дерево, электричество, выделение тепла при работе… не самое безопасное сочетание.

Источник: https://stroychik.ru/elektrika/podklyuchenie-tochechnyh-svetilnikov

Содержание:

Течение тока в электрической цепи осуществляется по проводникам, в направлении от источника к потребителям. В большинстве подобных схем используются медные провода и электрические приемники в заданном количестве, обладающие различным сопротивлением.

В зависимости выполняемых задач, в электрических цепях используется последовательное и параллельное соединение проводников. В некоторых случаях могут быть применены оба типа соединений, тогда этот вариант будет называться смешанным.

Каждая схема имеет свои особенности и отличия, поэтому их нужно обязательно заранее учитывать при проектировании цепей, ремонте и обслуживании электрооборудования.

Последовательное соединение проводников

В электротехнике большое значение имеет последовательное и параллельное соединение проводников в электрической цепи.

Среди них часто используется схема последовательного соединения проводников предполагающая такое же соединение потребителей. В этом случае включение в цепь выполняется друг за другом в порядке очередности.

То есть, начало одного потребителя соединяется с концом другого при помощи проводов, без каких-либо ответвлений.

Обратите внимание

Свойства такой электрической цепи можно рассмотреть на примере участков цепи с двумя нагрузками. Силу тока, напряжение и сопротивление на каждом из них следует обозначить соответственно, как I1, U1, R1 и I2, U2, R2.

В результате, получились соотношения, выражающие зависимость между величинами следующим образом: I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2.

Полученные данные подтверждаются практическим путем с помощью проведения измерений амперметром и вольтметром соответствующих участков.

Таким образом, последовательное соединение проводников отличается следующими индивидуальными особенностями:

  • Сила тока на всех участках цепи будет одинаковой.
  • Общее напряжение цепи составляет сумму напряжений на каждом участке.
  • Общее сопротивление включает в себя сопротивления каждого отдельного проводника.

Данные соотношения подходят для любого количества проводников, соединенных последовательно. Значение общего сопротивления всегда выше, чем сопротивление любого отдельно взятого проводника. Это связано с увеличением их общей длины при последовательном соединении, что приводит и к росту сопротивления.

Если соединить последовательно одинаковые элементы в количестве n, то получится R = n х R1, где R – общее сопротивление, R1 – сопротивление одного элемента, а n – количество элементов.

Напряжение U, наоборот, делится на равные части, каждая из которых в n раз меньше общего значения.

Например, если в сеть с напряжением 220 вольт последовательно включаются 10 ламп одинаковой мощности, то напряжение в любой из них составит: U1 = U/10 = 22 вольта.

Проводники, соединенные последовательно, имеют характерную отличительную особенность. Если во время работы отказал хотя-бы один из них, то течение тока прекращается во всей цепи.

Наиболее ярким примером является елочная гирлянда, когда одна перегоревшая лампочка в последовательной цепи, приводит к выходу из строя всей системы.

Для установления перегоревшей лампочки понадобится проверка всей гирлянды.

Параллельное соединение проводников

В электрических сетях проводники могут соединяться различными способами: последовательно, параллельно и комбинированно.

Среди них параллельное соединение это такой вариант, когда проводники в начальных и конечных точках соединяются между собой.

Таким образом, начала и концы нагрузок соединяются вместе, а сами нагрузки располагаются параллельно относительно друг друга. В электрической цепи могут содержаться два, три и более проводников, соединенных параллельно.

Важно

Если рассматривать последовательное и параллельное соединение, сила тока в последнем варианте может быть исследована с помощью следующей схемы.

Берутся две лампы накаливания, обладающие одинаковым сопротивлением и соединенные параллельно. Для контроля к каждой лампочке подключается собственный амперметр.

Кроме того, используется еще один амперметр, контролирующий общую силу тока в цепи. Проверочная схема дополняется источником питания и ключом.

После замыкания ключа нужно контролировать показания измерительных приборов. Амперметр на лампе № 1 покажет силу тока I1, а на лампе № 2 – силу тока I2.

Общий амперметр показывает значение силы тока, равное сумме токов отдельно взятых, параллельно соединенных цепей: I = I1 + I2. В отличие от последовательного соединения, при перегорании одной из лампочек, другая будет нормально функционировать.

Поэтому в домашних электрических сетях используется параллельное подключение приборов.

С помощью такой же схемы можно установить значение эквивалентного сопротивления. С этой целью в электрическую цепь добавляется вольтметр. Это позволяет измерить напряжение при параллельном соединении, сила тока при этом остается такой же. Здесь также имеются точки пересечения проводников, соединяющих обе лампы.

В результате измерений общее напряжение при параллельном соединении составит: U = U1 = U2. После этого можно рассчитать эквивалентное сопротивление, условно заменяющее все элементы, находящиеся в данной цепи.

При параллельном соединении, в соответствии с законом Ома I = U/R, получается следующая формула: U/R = U1/R1 + U2/R2, в которой R является эквивалентным сопротивлением, R1 и R2 – сопротивления обеих лампочек, U = U1 = U2 – значение напряжения, показываемое вольтметром.

Следует учитывать и тот фактор, что токи в каждой цепи, в сумме составляют общую силу тока всей цепи. В окончательном виде формула, отражающая эквивалентное сопротивление будет выглядеть следующим образом: 1/R = 1/R1 + 1/R2.

При увеличении количества элементов в таких цепях – увеличивается и число слагаемых в формуле. Различие в основных параметрах отличают друг от друга и источников тока, позволяя использовать их в различных электрических схемах.

Параллельное соединение проводников характеризуется достаточно малым значением эквивалентного сопротивления, поэтому сила тока будет сравнительно высокой. Данный фактор следует учитывать, когда в розетки включается большое количество электроприборов. В этом случае сила тока значительно возрастает, приводя к перегреву кабельных линий и последующим возгораниям.

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Данные законы, касающиеся обоих видов соединений проводников, частично уже были рассмотрены ранее.

Для более четкого их понимания и восприятия в практической плоскости, последовательное и параллельное соединение проводников, формулы следует рассматривать в определенной последовательности:

  • Последовательное соединение предполагает одинаковую силу тока в каждом проводнике: I = I1 = I2.
  • Закон ома параллельное и последовательное соединение проводников объясняет в каждом случае по-своему. Например, при последовательном соединении, напряжения на всех проводниках будут равны между собой: U1 = IR1, U2 = IR2. Кроме того, при последовательном соединении напряжение составляет сумму напряжений каждого проводника: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
  • Полное сопротивление цепи при последовательном соединении состоит из суммы сопротивлений всех отдельно взятых проводников, независимо от их количества.
  • При параллельном соединении напряжение всей цепи равно напряжению на каждом из проводников: U1 = U2 = U.
  • Общая сила тока, измеренная во всей цепи, равна сумме токов, протекающих по всем проводникам, соединенных параллельно между собой: I = I1 + I2.

Для того чтобы более эффективно проектировать электрические сети, нужно хорошо знать последовательное и параллельное соединение проводников и его законы, находя им наиболее рациональное практическое применение.

Смешанное соединение проводников

В электрических сетях как правило используется последовательное параллельное и смешанное соединение проводников, предназначенное для конкретных условий эксплуатации. Однако чаще всего предпочтение отдается третьему варианту, представляющему собой совокупность комбинаций, состоящих из различных типов соединений.

В таких смешанных схемах активно применяется последовательное и параллельное соединение проводников, плюсы и минусы которых обязательно учитываются при проектировании электрических сетей. Эти соединения состоят не только из отдельно взятых резисторов, но и довольно сложных участков, включающих в себя множество элементов.

Смешанное соединение рассчитывается в соответствии с известными свойствами последовательного и параллельного соединения. Метод расчета заключается в разбивке схемы на более простые составные части, которые считаются отдельно, а потом суммируются друг с другом.

Параллельное подключение лампочек схема - Морской флот

В быту чаще всего пользуются параллельным подключением лампочек, но иногда более выгодно последовательное соединение.

В связи с ростом популярности точечных светильников осветительных приборов в квартирах и частных домах стало больше.

При необходимости заменить лампочку проблем не возникает, сложнее добавить дополнительные источники света.

Если подобные работы выполняются самостоятельно, требуется умение определять преимущества каждого вида соединения и составлять схемы.

Особенности и характеристики схем подключения ламп

Способ и порядок подключения лампы зависит от ее вида. Методы, используемые для лампочек накаливания, не подойдут для галогенок, люминесцентных светильников или светодиодов.

Параллельной

При использовании схемы параллельного подключения источники света подключаются к фазе и нулю. Например, если нужно соединить 2 лампочки, скручиваются их питающие провода. Важно, чтобы сечение соответствовало нагрузке. Напряжение на всех светильниках одинаковое, они горят с яркостью, установленной производителем. Перегорание отдельного элемента не влияет на функциональность остальных.

Справка! На практике при наличии нескольких источников света при параллельном соединении провода не скручиваются. Используется кабель, к которому подключаются все элементы.

Параллельное подключение может быть:

  • лучевое – на каждый светильник отдельный кабель;
  • шлейфное – фаза и ноль сначала идут на первый осветительный прибор, потом часть кабеля идет в остальные (кроме последнего, к которому подключаются две части).

При использовании параллельной лучевой модели перегорание одного элемента не мешает работе остальных. Перед тем, как выбрать шлейфную модель, необходимо учесть, что нарушение одного соединения выведет из строя элементы, расположенные после него. Но проблема решается быстро за счет легкого определения проблемного места.

При подключении галогенных источников с трансформатором необходимо учесть, что они присоединяются к вторичной обмотке преобразователя через клеммные колодки.

Главный недостаток люминесцентных ламп – мерцание. От него избавляет пускорегулирующая аппаратура, но она стоит дорого. Для снижения пульсации применяется специальная схема для двух светильников со сдвигом фазы на одном из них. Две лампочки соединяются параллельно, к одной подключается конденсатор, сдвигающий фазу.

Последовательной

Для последовательного соединения двух ламп в патронах с проводами 2 из них скручиваются, остальные присоединяются к фазе и нулю. При подключении к напряжению ток проходит через одну нить накала, потом попадает на другую и встречает ноль. Ток при этом не меняется, напряжение понижается (делится по пополам, если лампы две). При соединении таким способом трех источников света напряжение на каждом будет примерно 70 В, светиться они будут лишь чуть-чуть.

Сравнение достоинств и недостатков схем

Преимущества и недостатки последовательного подключения

Вид лампыПреимуществаНедостатки
Накаливания, галогеновые, люминесцентныеПродлевается срок службы

Снижается мерцание люминесцентных ламп

Падение напряжения

При выходе из строя отдельного элемента остальные не работают

У источников света должна быть одинаковая мощность

СветодиоднаяОптимальный вариант для обеспечения одинакового тока на всех источникахДля большого количества лампочек требуется источник питания с большой мощности

При выходе из строя отдельного элемента перестают работать остальные

Преимущества и недостатки параллельного подключения

Вид лампыПреимуществаНедостатки
Накаливания галогеновые, люминесцентныеВозможно подключить к сети любое количество светильников по щлейфной схеме

Перегорание отдельного элемента лучевой модели не влияет на работу остальных

Накал полный на всех лампочках

Можно подключить люстру с несколькими лампами

Немного соединительных контактов

Повышение стоимости при использовании лучевой схемы за счет большого расхода кабеля и необходимости в клеммной колодке

При щлейфной модели нарушение одного соединения мешает работе остальных

СветодиоднаяМожно соединить некоторое количество диодов, если их суммарная мощность не превышает мощность источника питания

При перегорании отдельного источника остальные работают

Схема не работает, если диоды подсоединяются через один резистор

Конструкция громоздкая и дорогая из-за большого количества деталей

При выходе из строя отдельного элемента на остальных увеличивается нагрузка

В какой схеме лампочки одинаковой мощности будут светить ярче и почему

При использовании последовательной схемы вольтаж снижается с увеличением количества элементов. Лампочки горят в полнакала или даже меньше, так как напряжение делится равномерно. Общая мощность при последовательном соединении 2-х элементов по 100 Вт ниже, чем у одного (уровень освещенности снижается).

При параллельном соединении двух светильников на каждый подается 220 В, они работают в полный накал. Общая мощность увеличивается в 2 раза (уровень освещенности повышается).

Применение обеих схем в быту

Самые популярные изделия с последовательным соединением – гирлянды.

Эту модель можно использовать и для других целей:

  • сделать дешевую подсветку в длинном коридоре;
  • сэкономить на покупке лампочек из-за частого перегорания подключением дополнительной;
  • продлить срок эксплуатации источников света (если вместо одной на 60 Вт подключить 2 по 100 Вт).

Справка! Опытные электрики данное свойство используют для определения фаз в трехфазной сети.

В мастерских и гаражах мощные лампы накаливания или галогенки используют для обогрева. Два элемента по 1кВт соединяют последовательно и помещают в металлическую емкость, которую устанавливают на кирпич. Температура такого обогревателя примерно 60оС. Но следует учесть минус – лампы перегорают очень скоро.

Параллельная схема используется в помещениях любого назначения (в подсветке, люстрах), на улицах. Она позволяет включать отдельные источники света независимо от работы остальных, достаточно подключить несколько выключателей. Обычно не только светильники, но и все электроприборы в жилых домах соединяются параллельно и подключаются к бытовой сети на 220 В.

Для подключения светодиодных светильников часто используется смешанная модель. Создается несколько последовательных цепочек, которые между собой соединяются параллельно.

Частые ошибки при сборке схемы и подключении выключателя

Неграмотный специалист чаще всего вместо фазы вводит в выключатель ноль. Светильники могут работать, но в выключенном состоянии они будут под напряжением, что опасно при необходимости заменить лампы.

По неопытности заводят в выключатель и фазу, и ноль.

Важно! Ноль всегда уходит на осветительный прибор.

Третья ошибка – присоединение питающего провода на отвод вместо общего контакта. В результате работает только часть люстры.

Случается, что нулевой провод осветительного прибора подключается не к нулю в коробке, а к фазе.

Чтобы избежать ошибок с выключателем, следует внимательно отнестись к проводам. Желательно перед установкой выключателя промаркировать их, чтобы в процессе монтажа соединить одноименные.

Как выполнить фазировку вводов лампочками накаливания

Фазировка выполняется при необходимости параллельно подключить к источнику питания 2 трехфазных ввода. Путать фазы нельзя, чтобы не создалось межфазное короткое замыкание.

Используются 2 лампы накаливания с последовательным соединением. Один конец провода подключается к фазе, вторым нужно коснуться остальных жил. Если фазы одинаковые, лампочки не горят.

Важно! Не стоит подобным образом экспериментировать с одной лампочкой – она в сети 380 В сразу перегорит. Последовательное соединение двух элементов снижает напряжение в 2 раза.

Основные выводы

Некоторые владельцы городских квартир проводят ремонт самостоятельно. В процессе требуется монтаж новой электропроводки. Для проведения этой работы необходимо ориентироваться в основах электрики и уметь определять оптимальные варианты подключения, учитывающие особенности интерьера и предпочтения членов семьи.

Хотя большинства электроприборов в жилых помещениях подключаются параллельно, знания о том, как подключить лампочки последовательно, тоже не помешают. Они помогут, если появится желание устроить дешевую систему освещения в стиле лофт или сэкономить на покупках.

При самостоятельном выполнении работ важно обладать знаниями о видах проводов, кабелей, выключателей, способах их соединения, сферах использования. Если не ни знаний, ни опыта, подключение лампочек лучше доверить специалисту.

В электрических цепях элементы могут соединяться по различным схемам, в том числе они имеют последовательное и параллельное соединение.

Последовательное соединение

При таком соединении проводники соединяются друг с другом последовательно, то есть, начало одного проводника будет соединяться с концом другого. Основная особенность данного соединения заключается в том, что все проводники принадлежат одному проводу, нет никаких разветвлений. Через каждый из проводников будет протекать один и тот же электрический ток. Но суммарное напряжение на проводниках будет равняться вместе взятым напряжениям на каждом из них.

Рассмотрим некоторое количество резисторов, соединенных последовательно. Так как нет разветвлений, то количество проходящего заряда через один проводник, будет равно количеству заряда, прошедшего через другой проводник. Силы тока на всех проводниках будут одинаковыми. Это основная особенность данного соединения.

Это соединение можно рассмотреть иначе. Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором.

Ток на эквивалентном резисторе будет совпадать с общим током, протекающим через все резисторы. Эквивалентное общее напряжение будет складываться из напряжений на каждом резисторе. Это является разностью потенциалов на резисторе.

Если воспользоваться этими правилами и законом Ома, который подходит для каждого резистора, можно доказать, что сопротивление эквивалентного общего резистора будет равно сумме сопротивлений. Следствием первых двух правил будет являться третье правило.

Применение

Последовательное соединение используется, когда нужно целенаправленно включать или выключать какой-либо прибор, выключатель соединяют с ним по последовательной схеме. Например, электрический звонок будет звенеть только тогда, когда он будет последовательно соединен с источником и кнопкой. Согласно первому правилу, если электрический ток отсутствует хотя бы на одном из проводников, то его не будет и на других проводниках. И наоборот, если ток имеется хотя бы на одном проводнике, то он будет и на всех других проводниках. Также работает карманный фонарик, в котором есть кнопка, батарейка и лампочка. Все эти элементы необходимо соединить последовательно, так как нужно, чтобы фонарик светил, когда будет нажата кнопка.

Иногда последовательное соединение не приводит к нужным целям. Например, в квартире, где много люстр, лампочек и других устройств, не следует все лампы и устройства соединять последовательно, так как никогда не требуется одновременно включать свет в каждой из комнат квартиры. Для этого последовательное и параллельное соединение рассматривают отдельно, и для подключения осветительных приборов в квартире применяют параллельный вид схемы.

Параллельное соединение

В этом виде схемы все проводники соединяются параллельно друг с другом. Все начала проводников объединены в одну точку, и все концы также соединены вместе. Рассмотрим некоторое количество однородных проводников (резисторов), соединенных по параллельной схеме.

Этот вид соединения является разветвленным. В каждой ветви содержится по одному резистору. Электрический ток, дойдя до точки разветвления, разделяется на каждый резистор, и будет равняться сумме токов на всех сопротивлениях. Напряжение на всех элементах, соединенных параллельно, является одинаковым.

Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором. Если воспользоваться законом Ома, можно получить выражение сопротивления. Если при последовательном соединении сопротивления складывались, то при параллельном будут складываться величины обратные им, как записано в формуле выше.

Применение

Если рассматривать соединения в бытовых условиях, то в квартире лампы освещения, люстры должны быть соединены параллельно. Если их соединить последовательно, то при включении одной лампочки мы включим все остальные. При параллельном же соединении мы можем, добавляя соответствующий выключатель в каждую из ветвей, включать соответствующую лампочку по мере желания. При этом такое включение одной лампы не влияет на остальные лампы.

Все электрические бытовые устройства в квартире соединены параллельно в сеть с напряжением 220 В, и подключены к распределительному щитку. Другими словами, параллельное соединение используется при необходимости подключения электрических устройств независимо друг от друга. Последовательное и параллельное соединение имеют свои особенности. Существуют также смешанные соединения.

Работа тока

Последовательное и параллельное соединение, рассмотренное ранее, было справедливо для величин напряжения, сопротивления и силы тока, являющихся основными. Работа тока определяется по формуле:

А = I х U х t, где А – работа тока, t – время течения по проводнику.

Для определения работы при последовательной схеме соединения, необходимо заменить в первоначальном выражении напряжение. Получаем:

А=I х (U1 + U2) х t

Раскрываем скобки и получаем, что на всей схеме работа определяется суммой на каждой нагрузке.

Точно также рассматриваем параллельную схему соединения. Только меняем уже не напряжение, а силу тока. Получается результат:

А = А1+А2

Мощность тока

При рассмотрении формулы мощности участка цепи снова необходимо пользоваться формулой:

Р=U х I

После аналогичных рассуждений выходит результат, что последовательное и параллельное соединение можно определить следующей формулой мощности:

Р=Р1 + Р2

Другими словами, при любых схемах общая мощность равна сумме всех мощностей в схеме. Этим можно объяснить, что не рекомендуется включать в квартире сразу несколько мощных электрических устройств, так как проводка может не выдержать такой мощности.

Влияние схемы соединения на новогоднюю гирлянду

После перегорания одной лампы в гирлянде можно определить вид схемы соединения. Если схема последовательная, то не будет гореть ни одной лампочки, так как сгоревшая лампочка разрывает общую цепь. Чтобы выяснить, какая именно лампочка сгорела, нужно проверять все подряд. Далее, заменить неисправную лампу, гирлянда будет функционировать.

При применении параллельной схемы соединения гирлянда будет продолжать работать, даже если одна или несколько ламп сгорели, так как цепь не разорвана полностью, а только один небольшой параллельный участок. Для восстановления такой гирлянды достаточно увидеть, какие лампы не горят, и заменить их.

Последовательное и параллельное соединение для конденсаторов

При последовательной схеме возникает такая картина: заряды от положительного полюса источника питания идут только на наружные пластины крайних конденсаторов. Конденсаторы, находящиеся между ними, передают заряд по цепи. Этим объясняется появление на всех пластинах равных зарядов с разными знаками. Исходя из этого, заряд любого конденсатора, соединенного по последовательной схеме, можно выразить такой формулой:

qобщ= q1 = q2 = q3

Для определения напряжения на любом конденсаторе, необходима формула:

U= q/С

Где С — емкость. Суммарное напряжение выражается таким же законом, который подходит для сопротивлений. Поэтому получаем формулу емкости:

С= q/(U1 + U2 + U3)

Чтобы сделать эту формулу проще, можно перевернуть дроби и заменить отношение разности потенциалов к заряду емкости. В результате получаем:

1/С= 1/С1 + 1/С2 + 1/C3

Немного иначе рассчитывается параллельное соединение конденсаторов.

Общий заряд вычисляется как сумма всех зарядов, накопившихся на пластинах всех конденсаторов. А величина напряжения также вычисляется по общим законам. В связи с этим формула суммарной емкости при параллельной схеме соединения выглядит так:

С= (q1 + q2 + q3)/U

Это значение рассчитывается как сумма каждого прибора в схеме:

С=С1 + С2 + С3

Смешанное соединение проводников

В электрической схеме участки цепи могут иметь и последовательное и параллельное соединение, переплетающихся между собой. Но все законы, рассмотренные выше для отдельных видов соединений, справедливы по-прежнему, и используются по этапам.

Сначала нужно мысленно разложить схему на отдельные части. Для лучшего представления ее рисуют на бумаге. Рассмотрим наш пример по изображенной выше схеме.

Удобнее всего ее изобразить, начиная с точек Б и В. Они расставляются на некотором расстоянии между собой и от края листа бумаги. С левой стороны к точке Б подключается один провод, а справа отходят два провода. Точка В наоборот, слева имеет две ветки, а после точки отходит один провод.

Далее нужно изобразить пространство между точками. По верхнему проводнику расположены 3 сопротивления с условными значениями 2, 3, 4. Снизу будет идти ток с индексом 5. Первые 3 сопротивления включены в схему последовательно, а пятый резистор подключен параллельно.

Остальные два сопротивления (первый и шестой) подключены последовательно с рассматриваемым нами участком Б-В. Поэтому схему дополняем 2-мя прямоугольниками по сторонам от выбранных точек.

Теперь используем формулу расчета сопротивления:

  • Первая формула для последовательного вида соединения.
  • Далее, для параллельной схемы.
  • И окончательно для последовательной схемы.

Аналогичным образом можно разложить на отдельные схемы любую сложную схему, включая соединения не только проводников в виде сопротивлений, но и конденсаторов. Чтобы научиться владеть приемами расчета по разным видам схем, необходимо потренироваться на практике, выполнив несколько заданий.

Перед человеком, слабо разбирающимся в электричестве, возникают проблемы подключения нескольких лампочек. Когда проводка уже сделана, вся работа заключается в замене перегоревших ламп. Но бывают ситуации, когда нужно добавить еще одну или более лампочек к существующей системе. Здесь уже понадобятся элементарные знания электротехники и умение составить схему подключения.

Параллельное подключение светильников к проводам питания

В моду вошли точечные светильники, в результате количество источников света в домах и квартирах значительно увеличилось, а освещению стали уделять особое внимание. На фото выше изображены светильники для подвесного потолка с параллельным соединением. Через клеммные колодки лампы подключаются к фазному (L) и нулевому (N) проводам.

На первый взгляд здесь нет ничего сложного, но для длительной и надежной работы все должно быть сделано по правилам, которые нужно знать.

Схема подключений

Для создания подключений лампочек, прежде всего, надо изобразить упрощенную электрическую схему соединений и подключения к питанию. Она составляется по определенным правилам:

  • проводники графически обозначаются прямыми неразрывными линиями;
  • соединения обозначаются точками (если их больше двух), если точки нет, значит, провода пересекаются;
  • электрическая арматура и проводка на плане изображаются по ГОСТ 21.614 и ГОСТ 21.608.

Параллельное и последовательное соединение

Для того чтобы зажечь самую простую лампу накаливания, нужно подключить ее контакты на фазу (L) и ноль (N). Два провода к ней подходят из распределительной коробки или из розетки. Параллельная схема предусматривает подключение нескольких лампочек на общие фазный и нулевой провода (рис. а ниже). Здесь параллельно подключены три лампы накаливания. Для удобства в схеме установлен выключатель. Принципиальная схема (рис. б) изображает соединения нагляднее.

Схема параллельного соединения лампочек

Достоинством параллельного соединения является возможность подключения потребителей электроэнергии к напряжению сети. К лампам на рис. выше можно добавить еще несколько, но ток при этом увеличится, а напряжение останется прежним.

Сила тока (I) в питающих проводах равна сумме сил токов всех участков (I1, I2, I3), подключенных параллельно (рис. б выше):

Мощность цепи (Р) находится как сумма мощностей всех участков (Р1, Р2, Р3):

Сопротивление (R) для трех нагрузок определяется из выражения:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3,

где R1, R2, R3 – сопротивления лампочек.

Типы ламп и схемы подключения

Подключение ламп накаливания, приведенное выше, не представляет особой сложности. Но схема галогенных и люминесцентных ламп имеет некоторые отличия.

Галогенные

Питание пониженным напряжением повышает безопасность эксплуатации источников света. При этом яркость остается прежней. Галогенные лампы могут применяться с понижающими трансформаторами на 6, 12 и 24 В (рис. ниже).

Схема подключения галогенной лампы

Напряжение 220 В подается на малогабаритный электронный трансформатор, который можно встроить даже в корпус выключателя. Низковольтные галогенные лампы часто применяются в подвесных потолках. Их подключают параллельно и соединяют с трансформатором. На фото ниже представлена блок-схема с двумя трансформаторами. Напряжение 220 В подается на них через распределительную коробку. Нулевой провод обозначен синим цветом, а фазный – коричневым, со вставленным в разрыв выключателем.

Схема подключения галогенных ламп

Группы ламп соединены между собой параллельно в распределительной коробке, после которой производится разветвление питающих проводов на первичные обмотки трансформаторов.

Лампы подключаются ко вторичной обмотке 12 В параллельно между собой. Для их соединения применяются клеммные колодки (на схеме не показаны).

Выходной провод низкого напряжения не должен быть длиннее 2 метров. Иначе возрастают потери напряжения, и лампы будут светиться хуже. Будет лучше, если сделать расчет напряжения для всех ламп.

Пример расчета

Пример расчета напряжения на лампочках в зависимости от потерь в проводах следующий. При питающем напряжении V=12 В к трансформатору подключены параллельно 2 лампочки с сопротивлениями R1 = R2 = 36 Ом. Сопротивления подводящих проводов к ним равны r1 = r2 = r3 = r4 = 1,5 Ом. Требуется найти напряжение на каждой лампочке. Схема изображена на рис. ниже.

Потери в проводах питания лампочек

Напряжение на первой и второй лампочках составят:

V1 = VR(2r + R)/(4r2 +6rR + R2) = 10,34 В,

V2 = VR2/(4r2 +6rR + R2) = 9,54 В.

Из расчета видно, что даже небольшие сопротивления подводящих проводов приводят к существенному падению на них напряжения.

Общая нагрузка в схеме поддерживается на уровне 70-75% от максимальной, чтобы не перегревались трансформаторы.

Люминесцентные

Недостатком люминесцентных ламп является эффект мерцания, что ухудшает восприятие света глазами. Современные электронные ПРА (пускорегулирующие аппараты) решают эту проблему, но цена их выше. Для уменьшения пульсации при использовании электромагнитного балласта применяется двухламповая схема подключения, где на одной из ламп фаза сдвигается во времени. В результате суммарный световой поток выравнивается.

На рис. ниже изображена схема светильника с расщепленной фазой. Две лампы подключены к сети переменного напряжения параллельно. Обе они содержат индуктивные балласты (L1) и (L2). Но к лампе (2) подключен дополнительный балластный конденсатор (Сб), благодаря которому создается сдвиг тока по фазе на 600.

Схема двухлампового светильника

В результате снижается суммарная пульсация светового потока светильника. Кроме того, ток внешней цепи почти совпадает по фазе с напряжением питания за счет комбинации опережающей и отстающей схем, что позволяет увеличить коэффициент мощности.

Видео про подключения

Про особенности параллельного и последовательного подключения рассказывает видео ниже.

Таким образом, для того чтобы правильно подключить лампочки в доме или квартире, надо сделать следующее:

  • начертить принципиальную электрическую схему системы освещения;
  • выполнить расчет проводки;
  • подобрать электрооборудование, арматуру и светильники;
  • правильно выполнить монтаж лампочек.

Когда проводка в квартире или доме уже присутствует и нет надобности подключать дополнительные источники света, то вопрос — как подключить лампу, не является актуальным. Но как же выполнить эту работу когда появляется такая необходимость. Тут без элементарных знаний электротехники и умения составить принципиальную, казалось бы, элементарную схему уже не обойтись.

Все источники света люминесцентные (экономки), лампы накаливания, светодиодные светильники могут быть подключены, как в принципе и все имеющиеся в электрической цепи сопротивления, параллельно, последовательно, смешанно. Смешанное соединение не используется для подключения ламп, так как в нём просто нет необходимости. А вот на параллельном и последовательном подключении стоит остановить своё внимание поподробнее.

Последовательное и параллельное подключение двух и более источников света

Для того чтобы подключить самую простую лампочку накаливания, как в принципе и любую другую, нужно подключить её один контакт к фазе, а другой к нулю, самому распространённому в бытовых условиях стран СНГ переменному напряжению 220 вольт.

Параллельное подключение устройств освещения подразумевает под собой подключение двух и более источников светового потока в параллель, то есть одни контакты ламп подключаются только к фазе, а все другие только к нулю, как показано на рисунке 1.

Через каждую лампочку пройдёт ток, который будет зависеть от её мощности, так же как и яркость светового потока, излучаемого ими, будет тоже зависеть от мощности каждой лампы. Естественно, что ток I будет равен сумме всех трёх токов, поэтому диаметр сечения основных проводников следует выбирать согласно ему. Это подключение считается самым распространённым и приемлемым, так как к нему можно будет, при необходимости в будущем, добавлять источники света и они не будут влиять на уже установленные.

При последовательном соединении, изображённом на рисунке, ток, протекающий по одной лампочке, будет зависеть от мощности, каждого источника света, а напряжение на них будет разделено на количество ламп и при данном входящем напряжении 220 вольт, будет равняется 110 вольт на каждом источнике света.

Такое подключение нужно обязательно выполнять со светильниками, которые имеют равную мощность. Рассмотреть это можно на примере двух ламп накаливания. Так как если подключить одну лампу 20 Ватт, а другую, например, на 200 Ватт, то лампа с меньшей мощностью тут же выйдет из строя, так как по ней пройдёт ток такой же, как и во второй лампе мощностью 200 Ватт, а это в 10 раз больше её номинала. Такое подключение может быть использовано для увеличения срока службы ламп накаливания, например, в подъездах и на лестничных клетках. Подключив две лампы на 220 вольт и мощностью, например, по 60 Ватт, они будут гореть вполсилы и прослужат очень долго. Нужно учесть, что это возможно только при подключении ламп накаливания. Последовательное подключение двух и более светодиодных ламп (светильников) и экономичных ламп нецелесообразно, так как они и так обладают довольно большим сроком службы.

Подключение лампы на один выключатель или на несколько

Как подключить лампу через выключатель? Главным нюансом при подключении является то, что нулевой провод питания непосредственно подключается к сети 220 вольт, а через выключатель разрывается фаза. Это делается для того чтобы можно было смело решать проблемами с патроном осветительного прибора, отключив лишь выключатель. Если подключение двух выключателей выполнить последовательно, то только при нажатии обеих клавиш лампа загорится. Такие виды подключения выключателей освещения очень редко используются, только при определённых индивидуальных условиях.

Интереснее является подключение так называемого проходного выключателя.

Суть такой схемы подключения одной лампы заключается в том, что включение и отключение лампы может быть произведено как от первого, так и от второго выключателя, вне зависимости в каком положении каждый из них. Например, это удобно, допустим, в длинном коридоре при входе в него человек нажимает на клавишу выключателя 2, и спокойно идёт по освещённому помещению, дойдя до конца коридора, не нужно возвращаться для выключения света, а можно лёгким нажатием выключателя 1, установленного в конце коридора, произвести отключение данного источника света. При таком подключении фаза тоже проходит через выключатели.

Усовершенствование освещения путём установки датчика движения

Главная функция установки датчика движения и подключения его к системе освещения, это автоматическое включение освещения без нажатия на клавишу выключателя освещения. То есть человек зашел помещение или в зону срабатывания датчика и свет включился, после ухода свет самостоятельно (автоматически) выключился. При выборе датчика движения необходимо в первую очередь учесть максимальную мощность ламп освещения.

Схема подключения датчика движения тоже не вызывает особых сложностей. Её можно устанавливать как с выключателем, так и без него. Просто при включении контакта выключателя датчик движения выводится из сети освещения, и осветительный прибор включается напрямую без датчика.

В любом случае работая с напряжением обязательно выполнять требования техники безопасности, а в частности:

  • проверять наличие и отсутствие напряжения на токоведущих элементах, к которым человек дотрагивается при монтаже;
  • автоматы питания освещения должны быть под замком;
  • работы производить исправным инструментом.

Видео о подключении ламп

как правильно подключить лампы и светильники параллельно или последовательно > Свет и светильники

3014 SMD: техническая характеристика светодиода

Узнайте, чем 3014 SMD отличаются от других чипов, используемых для изготовления модулей для освещения и подсветки. Узнайте, как подключать к питанию ленты и отдельные светодиоды. Как рассчитать параметры сопротивления и других элементов схемы. Как проверить работоспособность 3014 SMD в домашних условиях....

01 05 2021 20:21:21

Мощные светодиоды: какая яркость у самых мощных диодов

Читайте здесь, что такое мощные светодиоды, какие производители и с какими особенностями их изготавливают, какие главные параметры наиболее полно их характеризуют, в каких областях они чаще всего применяются и какие входят в Т О П популярных на сегодня моделей....

06 04 2021 22:42:21

Вакуумный диод: устройство, принцип работы, вольт амперная характеристика

Читайте, что такое вакуумный диод, чем отличается от полупроводникового. Узнайте, как он устроен и по какому принципу работает. Как создается график В А Х, на какие особенности необходимо обратить внимание. В каком оборудовании используются электровакуумные диоды, что нужно учесть при выборе....

03 04 2021 10:33:46

Светодиодная лента: что это такое, особенности маркировки, для чего используется, каких цветов бывает и как выбрать диодную ленту

Читайте, какие светодиодные ленты предлагает рынок, какая Led лента лучшая для дома. Узнайте, как расшифровать маркировку и выбрать изделие по напряжению, мощности, световой отдаче, цвету. Как подобрать драйвер для приобретенной ленты. Как определить длину отрезка, если блок питания уже куплен....

30 03 2021 21:49:55

из бутылки: как сделать настольную лампу, люстру и бра своими руками

Читайте здесь, как своими руками изготовить светильник из бутылки, какие его виды бывают и где они используются, как своими руками сделать ночник, лампу и настенное бра из бутылки, какие материалы и инструменты для этого потребуются и как выглядят этапы их сборки....

26 03 2021 22:45:44

Прибор для проверки светодиодов своими руками: схема супер тестера Led

Читайте, как сделать прибор для проверки светодиодов своими руками. Узнайте, вы каких ситуациях самоделка лучше приобретенного в магазине прибора. Почему выходят из строя светодиодные элементы в лампах, лентах, телевизорах. Почему не стоит заниматься ремонтом телевизора самостоятельно....

20 03 2021 7:27:27

Двухцветный светодиод: характеристики диодов с двумя и тремя выводами, схема подключения

Читайте, что такое двухцветный светодиод, какая у него конструкция и принцип работы. Узнайте. Где эти элементы используются и как подключаются. Какие системы управления создаются на основе диодов с током до 1 А и таймером 555. Что можно сделать из двухцветных светодиодов в домашних условиях. Какие недостатки у самодельных приборов на основе этого типа радиоэлементов....

15 03 2021 5:25:23

Подсветка для унитаза с датчиком движения

Узнайте, что такое подсветка для унитаза, как она работает и устанавливается. Читайте, чем полезен датчик движения, какими возможностями он обладает. Запомните, как выбирать подходящий прибор и в каких странах их чаще всего производят....

26 02 2021 8:19:57

и светодиодные для внутреннего освещения: настенные, накладные и специальные

Наиболее экономичным и эффективным способом реализации внутреннего освещения считаются светодиодные светильники. Они превосходят все альтернативные виды, демонстрируют высокую работоспособность, позволяют подбирать оптимальные режимы подсветки для помещений в соответствии с их назначением....

24 02 2021 1:51:59

Схема энергосберегающей лампы: принцип работы и устройство

Читайте здесь, как устроена и работает схема энергосберегающей лампы, какие виды таких приборов освещения существуют, какие у них главные эксплуатационные характеристики, каковы принципы и устройство их работы, какие компоненты составляют их схему и как происходит зажигание....

14 02 2021 20:18:42

Подсветка витрин: освещение для прилавков и витрин лентой со светодиодами

Узнайте, какое значение имеет подсветка витрин, ее возможности, способность привлекать покупателей и создавать эксклюзивный вид для обычной стандартной витрины. Выясните, какие существуют требования и нормы для осветительных приборов на витринах. Ознакомьтесь с порядком монтажа светодиодной ленты....

05 02 2021 8:46:17

Блок питания для светодиодной ленты 12В своими руками: схема драйвера

Читайте здесь, как сделать блок питания для светодиодной ленты 12 В своими руками, каковы его главные особенности и назначение, какие готовые блоки существуют и можно ли использовать модели от техники б/у, из каких этапов состоит процесс самостоятельной сборки устройства, как выглядит его схема и какие нюансы при этом нужно учесть....

10 01 2021 5:52:22

Cree Q5 характеристики и сравнение с другими диодами

Читайте здесь, какие характеристики имеют светодиоды Cree Q5, какие основные особенности имеют ультра-яркие их модификации High Brightness, каковы главные плюсы и минусы светодиодов Q5, какие аналоги существуют и как отличить оригинал от подделки....

29 12 2020 17:45:22

SMD 5050: характеристика, мощность и технические параметры

Узнайте, какими особенностями и техническими характеристиками обладают светодиоды типа SMD 5050. Читайте, какие параметры выделяют их среди подобных элементов, в чем состоят особенности конструкции и сборки. Выясните, какие применяются схемы подключения и как выполняется монтаж компонентов....

11 12 2020 16:29:52

Лампа ближнего света Лансер: какой цоколь подходит и как поменять

Узнайте, какие лампы используются для ближнего света в фарах Мицубиси Лансер 10. Сохраните для себя списки популярных и эффективных моделей подобных светильников. Читайте, как производится замена ближнего света на Лансере 10, какие предохранители отвечают за эти лампы, и где их можно найти....

09 12 2020 4:44:13

Способы подключения ламп: последовательное, параллельное

Как известно, в быту повсеместно используется параллельное подключение ламп. Однако последовательная схема также может применяться и быть полезна.

Давайте рассмотрим все нюансы обеих схем, ошибки которые можно допустить при сборке и приведем примеры практической их реализации в домашних условиях.

Последовательная схема подключения

В начале рассмотрим простейшую сборку из двух последовательно подключенных лампочек накаливания.

Имеем:

  • две лампы вкрученные в патроны
  • два провода питания выходящие из патронов

Что нужно, чтобы подключить их последовательно? Ничего сложного здесь нет.

Просто берете любой конец провода от каждой лампы и скручивает их между собой.

На два оставшихся конца вам необходимо подать напряжение 220 Вольт (фазу и ноль).

Как будет работать такая схема? При подаче фазы на провод, она пройдя через нить накала одной лампы, через скрутку попадает на вторую лампочку. И далее встречается с нулем.

Почему такое простое соединение практически не применяется в квартирах и домах? Объясняется это тем, что лампы в этом случае будут гореть менее чем в полнакала.

При этом напряжение будет распределяться на них равномерно. К примеру, если это обычные лампочки по 100 Ватт с рабочим напряжением 220 Вольт, то на каждую из них будет приходиться плюс-минус 110 Вольт.

Соответственно и светить они будут менее чем в половину от своей изначальной мощности.

Грубо говоря, если вы подключите параллельно две лампы по 100Вт каждая, то в итоге получите светильник мощностью в 200Вт. А если эту же схему собрать последовательно, то общая мощность светильника будет гораздо меньше, чем мощность всего одной лампочки. Вот результат измерения силы тока такой сборки при фактическом питающем напряжении 240В.

Исходя из формулы расчета получаем, что две лампочки светят с мощностью равной всего: P=I*U=69.6Вт

При этом, падение яркости будет равномерным только при условии, что лампочки у вас одинаковой мощности.

Если они отличаются, допустим одна из них 60Вт, а другая 40Вт, то и напряжение на них будет распределяться уже по другому.

Что это дает нам в практическом смысле при реализации данных схем?

Какая лампочка будет светить ярче и почему

Лучше и ярче будет гореть лампа, у которой нить накала имеет большее сопротивление.

Возьмите к примеру лампочки, кардинально отличающиеся по мощности — 25Вт и 200Вт и соедините последовательно.

Какая из них будет светиться почти в полный накал? Та, что имеет P=25Вт.

Удельное сопротивление ее вольфрамовой нити значительно больше чем у двухсотки, а следовательно падение напряжения на ней сравнимо с напряжением в сети. При последовательном соединении ток будет одинаков в любом участке цепи.

При этом величина силы тока, способная разжечь 25-ти ваттку, никак не способна «поджечь» двухсотку. Грубо говоря, источник света с лампой 200Вт и более, будет восприниматься относительно 25Вт как обычный участок провода, через который течет ток.

Можно увеличить количество ламп и добавить в схему еще одну. Делается это опять все просто.

Два конца питающего провода третьей лампы, скручиваете с любыми концами от первых двух. А на оставшиеся опять подаете 220В.

Как будет светиться в этом случае данная гирлянда? Падение напряжения будет еще больше, а значит лампочки загорятся не то что в полсилы, а вообще будут еле-еле гореть.

Помимо существенного падения напряжения, вторым отрицательным моментом такой схемы, является ее ненадежность.

Если у вас сгорит всего одна из лампочек в этой цепочке, то сразу же потухнут и все остальные.

Еще нужно сделать замечание, что такая последовательная схема будет хорошо работать на обычных лампах накаливания. На некоторых других видах, в том числе светодиодных, никакого эффекта можете и не дождаться.

У них в конструкции может быть заложена электронная схема, которой нужно питание порядка 220В. Безусловно, они могут работать и от пониженных значений в 150-160В, но 90В и менее, для них уже будет недостаточно.

Ошибки при сборке схемы и подключении выключателя

Кстати, некоторые электрики при монтаже освещения в квартире могут совершить случайную ошибку, которая как раз таки связана с последовательным подключением источников освещения.

В результате, у вас будет наблюдаться следующий эффект. При включении выключателя света будет загораться одна лампочка в комнате, а при его выключении — другая.

При этом невозможно будет добиться того, чтобы потухли обе сразу. Как такое возможно?

Ошибка кроется в том, что электрик просто перепутал место присоединения одного из проводов выключателя и воткнул его в разрыв между двух ламп разной мощности. Вот наглядная схема такой неправильной сборки.

Как видно из нее, при включении напряжения, через контакты одноклавишника на второй источник освещения подается напряжение 220V, и он как положено загорается.

При этом первый источник остается без питания, т.к. с обоих сторон к нему подведена «одноименка».

А когда вы разрываете цепь, здесь уже образуется та самая последовательная схема и лампа меньшей мощности будет светиться.

В то время как большей, практически потухнет. Все как и было описано выше.

  • Где же можно в быту, применить такую казалось бы не практичную схему?
  • Самое широко известное использование подобных конструкций — это елочные новогодние гирлянды.
  • Также можно сделать последовательную подсветку в длинном проходном коридоре и без особых затрат получить освещение в стиле лофт.

Постоянно горят лампочки в подъезде или дома из-за большого напряжения? Самый дешевый выход — включить последовательно еще одну.

Вместо одной 60Вт, включаете две сотки и пользуетесь ими практически «вечно». Из-за пониженного напряжения в 110В, вероятность выхода их из строя снижается в сотни раз.

Еще одно оригинальное применение, которым я все таки не рекомендую пользоваться, но отдельные электрики в безвыходных ситуациях к нему прибегают. Это так называемая фазировка трехфазных цепей.

Как выполнить фазировку вводов лампочками накаливания

Допустим, вам нужно подключить параллельно между собой два трехфазных (380В) ввода, от одного источника питания. Вольтметра, мультиметра или тестера у вас под рукой нет. Что делать?

Ведь если перепутать фазы, то запросто можно создать междуфазное КЗ! И здесь вам опять поможет последовательная сборка всего из двух лампочек.

  1. Собираете их по самой первой приведенной схеме и подсоединив один конец провода питания на фазу ввода №1, другим концом поочередно касаетесь жил ввода №2.
  2. При одноименных фазах, лампочки светиться не будут (например фА ввод№1 — фА ввод№2).
  3. А при разных (фА ввод№1 — фВ ввод№2) — они загорятся.

Такой эксперимент только с одной лампой, вам бы никогда не удался, так как она бы моментально взорвалась от повышенного для нее напряжения в 380В.

А в последовательной сборке с двумя изделиями одинаковой мощности, к ним будет приложено напряжение в пределах нормы. Но самое лучшее и практичное применение — это использовать данную схему вовсе не для освещения, а для обогрева.

То есть, ваши источники света в первую очередь будут работать не как светильники, а как обогреватели.

Как сделать такую простую и незамысловатую инфракрасную печку, читайте в статье по ссылке ниже.

Что-то подобное зачастую применяется в инкубаторах.

Схема параллельного подключения

Теперь давайте рассмотрим параллельную схему соединения.

При параллельном включении концы питающих проводов двух лампочек, просто скручиваются между собой. Далее, на них подается напряжение 220V.

Таким образом можно подключить любое количество светильников. Самое главное, чтобы сечение питающих проводников было рассчитано на такую нагрузку.

В этом случае все светиться и гореть у вас будет ровно с такой яркостью, на которую изначально и были рассчитаны светильники.

На практике, конечно в одну кучу все провода не скручиваются, а поступают несколько иначе. Пускают один общий протяженный кабель, а уже к нему, в виде отпаек, подсоединяются отдельные лампочки.

Пи этом схема может быть как шлейфная, так и лучевая. Но обе они являются параллельными.

Данная схема применяется повсеместно — в многорожковых люстрах, в уличных светильниках, в домашних декоративных светильниках и т.д.

  • И если при этом перегорит любая лампочка, остальные как ни в чем ни бывало продолжат светиться.
  • Напряжение на них подается одновременно и всегда составляет номинальные 220В.
  • Но все таки при монтаже освещения у себя дома, используя параллельное подключение, не забывайте и о последовательном.

Как было указано выше, оно тоже имеет свои преимущества в определенных ситуациях и может здорово помочь с решением множества задач (декоративная подсветка, светильники-обогреватели, «вечная» лампочка и т.д).

Источник: https://svetosmotr.ru/posledovatelnoe-i-parallelnoe-soedinenie-lampochek/

Последовательное подключение лампочек: схема, смешанное подключение, плюсы и минусы

При размещении сетевых осветительных приборов (ламп или светодиодных лент) сомнений в том, как подключать их между собой, как правило, не возникает. Если они рассчитаны на напряжение 220 Вольт, традиционно применяемый способ включения – соединение в параллель.

Последовательное подключение лампочек используется лишь в редких случаях, когда на их основе делаются гирлянды, например.

Другая распространенная причина применения этого способа – желание повысить срок эксплуатации осветительных изделий, используя их на неполную рабочую мощность.

Последовательное соединение

Последовательная схема подключения

Нетиповое последовательное подключение лампочек к сети 220 Вольт отличается следующими характеристиками:

  • через все включенные в цепь осветительные элементы течет одинаковый ток;
  • распределение падений напряжений на них будет пропорционально внутренним сопротивлениям;
  • соответственно этому распределяется мощность, расходуемая на каждом осветителе.

При последовательном соединении лампочек в схеме с общим выключателем рассчитанные на 220 Вольт осветители будут гореть не в полную силу.

При установке в цепочку двух лампочек накаливания с различной мощностью P ярче горит та из них, что обладает большим сопротивлением, то есть менее энергоемкая.

Объясняется это очень просто: из-за большего внутреннего сопротивления напряжение на ней будет более значительным по величине.

Поскольку в формулу для P этот параметр входит в квадрате P=U2/R – то при фиксированном сопротивлении на ней рассеивается большая мощность (она горит ярче).

Преимуществом последовательного включения ламп является более щадящий режим работы из-за меньшей мощности, потребляемой на каждой из них. Во всех остальных отношениях такой способ подсоединения нежелателен, поскольку его отличают следующие характерные недостатки:

  • при выходе из строя одной лампы обесточивается вся цепь, так что осветительная линия полностью перестает работать;
  • при установке различных по мощности лампочек они дают разное свечение;
  • невозможность использования последовательной схемы при соединении энергосберегающих ламп (для них нужно полное напряжение 220 Вольт).

Последовательный вариант оптимально подойдет для создания «мягкого света» в светильниках-бра или при изготовлении гирлянд из низковольтных светодиодных элементов.

Параллельное включение

Параллельное соединение лампочек

  • Классическое параллельное подключение ламп отличается от последовательного способа тем, что в этом случае ко всем осветителям прикладывается полное сетевое напряжение.
  • При параллельном подключении лампочек через каждое из ответвлений протекает «свой» ток, зависящий от сопротивления данной цепочки.
  • Проводники, подводимые к цоколям и патронам ламп, подсоединяются к одному проводу в виде параллельной сборки. К бесспорным преимуществам этого метода относят следующие его особенности:
  • при перегорании одной из лампочек остальные продолжают работать;
  • в каждой из ветвей они горят в полную мощность, поскольку ко всем одновременно приложено полное напряжение;
  • допускается использовать энергосберегающие лампочки;
  • для подключения к сети достаточно вывести из комнатной люстры нужное количество фазных проводников и оформить их в виде коммутируемой группы.

Недостатков у этого метода практически нет, за исключением большого расхода проводников при сильно разветвленных цепях. Без проблем можно подключить несколько лампочек к одному проводу за счет использования принципа разводки. Типовая схема параллельного соединения лампочек с выключателем ничем особым не отличается от обычного включения. В этом случае в нее дополнительно вводится клавишный переключатель.

Законы смешанного соединения

Смешанное включение осветителей описывается следующим образом:

  • В его основе лежит параллельное соединение нескольких электрических ветвей.
  • В некоторых из ответвлений нагрузки включаются последовательно в виде ряда лампочек, располагающихся одна за другой.

В отдельные параллельные ветви допускается подключать различные типы потребителей, включая лампы накаливания, а также галогенные или светодиодные источники.

При рассмотрении особенностей смешанного соединения обязательно учитываются следующие закономерности:

  • Через каждый из последовательно включенных участков цепи протекает один и тот же ток.
  • При прохождении через звено с параллельно включенными потребителями он разветвляется, а на выходе снова становится однолинейным.
  • С увеличением количества элементов в рабочей цепи абсолютная величина тока в ней уменьшается.
  • Напряжение на одном звене равно произведению токовой составляющей на общее сопротивление ветви (закон Ома).
  • При росте числа элементов в цепи напряжение на каждом из них соответственно уменьшается.

Смешанный способ подключения имеет ряд преимуществ, определяемых достоинствами каждой из двух основных схем соединения. От последовательного он «унаследовал» его экономичность, а от параллельного – возможность работать даже при выходе из строя элемента в одной из комбинированных цепочек.

Рекомендуется при использовании смешанной схемы группировать в последовательные цепи лампы одинаковой мощности, а в параллельные ветви ставить осветители с различным энергопотреблением.

Типы ламп и схемы подключения

Перед монтажом различных видов осветительных приборов желательно ознакомиться с принципом работы и их внутренним устройством, а также с особенностями схемы включения в питающую сеть. Также важно знать, что каждая из разновидностей способна работать длительное время лишь при строгом соблюдении правил эксплуатации.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы часто устанавливают в служебных помещениях

Помимо традиционных ламп накаливания для освещения служебных и частично бытовых пространств нередко применяются их люминесцентные трубчатые аналоги. Они чаще всего устанавливаются на следующих объектах:

  • в цехах и на конвейерных линиях промышленных производств;
  • в административных зданиях и в различных боксах;
  • в гаражах, торговых залах и подобных им местах общественного пользования.

Значительно реже они используются в домашних условиях – иногда ставят на кухне для организации подсветки рабочей зоны.

Особенностью люминесцентных осветителей является невозможность прямого подключения к сети 220 Вольт, так как для пробоя газового столба требуется высокое напряжение. Для их включения используется особая электронная схема, в состав которой входят такие элементы запуска как дроссель, стартер и высоковольтный конденсатор (в некоторых случаях он не обязателен).

В последние годы неэкономичные и сильно гудящие во время работы дроссельные преобразователи заменяются так называемым «электронным балластом». Порядок его подключения обычно указывается в виде схемы, изображенной на корпусе прибора.

При использовании электронного адаптера подключается одна газоразрядная лампа, либо устанавливается сразу две штуки, соединенные последовательно.

Галогенные источники и светодиодные лампы

При монтаже подвесных потолков традиционно устанавливают галогенные лампы

Осветители первого типа традиционно устанавливаются при монтаже подвесных и натяжных потолков. Они также идеально подходят при необходимости освещения зон с повышенной влажностью, так как выпускаются в нескольких модификациях. Одно из них рассчитано на работу от 12-ти Вольт. Для их получения в районе потолочных перекрытий устанавливается преобразователь, рассчитанный на соответствующее выходное напряжение.

Для светодиодных ламп характерно наличие встроенного драйвера, позволяющего получать нужное напряжение питания (12 или 24 Вольта). Образцы светодиодных осветителей, рассчитанные на работу от 220 Вольт, включаются подобно лампам накаливания. Но в отличие от обычных осветителей включать их в виде последовательной цепочки не рекомендуется.

Важно правильно подбирать тип ламп для определения нужного порядка их подключения.

Не допускается соединять в последовательную цепочку энергосберегающие осветители, при монтаже люминесцентных и галогенных светильников руководствуются схемами их включения.

При пониженном сетевом напряжении энергосберегающие лампы быстро выходят из строя, а люминесцентные осветители могут совсем не загореться.

Источник: https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/kak-luchshe-podklyuchit-lampochki-posledovatelno-ili-parallelno/

Основные схемы подключения ламп | Полезные статьи — Кабель.РФ

О том, как подключать к электросети обыкновенные лампочки, знают практически все, но вот подключение низковольтных галогенных или люминесцентных ламп часто становится проблемой. В большинстве случаев используется иная схема подключения лампы — сложная, но более экономичная.

Подключение галогенных ламп

Рисунок 1. Схема подключения галогенной лампы через трансформатор В целях повышения безопасности эксплуатации и экономии электроэнергии все чаще применяется схема подключения лампы освещения, предполагающая использование пониженного напряжения. Низковольтные галогенные лампы такие же яркие, как и обычные, но при этом потребление энергии существенно сокращается.

Подключение галогенных ламп осуществляется при помощи специальных источников питания (трансформаторов) на 6 В, 12 В или 24 В. Кроме того, использование такой схемы подключения с применением понижающего трансформатора продлевает жизнь лампочек.

Сама схема подключения довольно проста: галогенные лампы соединяются между собой параллельно и подсоединяются к трансформатору, при этом общая мощность всех ламп не должна превышать мощности используемого трансформатора. Управление освещением осуществляется простым выключателем, подключаемым к трансформатору на стороне 220 В.

Единственное, чем такая схема подключения галогенных ламп неудобна — нужно где-то поместить трансформатор, что не всегда удобно, несмотря на небольшие размеры устройства.

Подключение люминесцентных ламп

Рисунок 2. Схема подключения одной люминесцентной лампы через стартер Рисунок 3. Схема подключения двух люминесцентных ламп через стартер Люминесцентные лампы проще всего включать в электрическую сеть по распространенной стартерной схеме. Такая схема подключения дневной лампы не только проста, но и эффективна. По подобной схеме можно подключать и несколько ламп (тандемная схема).

Здесь применяется специальный «пускатель» — стартер, который представляет собой биметаллический контакт. Есть два распространенных типа стартеров, на которых может базироваться схема подключения люминесцентных ламп: рассчитанных на сетевое напряжение в 127 В и 220 В.

Способы подключения ламп

Рисунок 4. Последовательное подключение ламп Галогенные, люминесцентные и прочие энергосберегающие лампы можно подключать двумя способами: последовательно и параллельно.

Последовательное подключение. Подразумевает подключение нуля и фазы к первой лампе, подключение к ней следующей и т. д. Эта схема применяется довольно редко, так как имеет ряд недостатков: уменьшение яркости ламп, а также тот факт, что если одна лампа в цепи перегорит, все последующие за ней тоже перестают работать.

Рисунок 5. Параллельное подключение ламп Параллельное соединение. Подразумевает, что все элементы электрической цепи будут своими контактами подключены к фазе и нулю. Если в такой схеме перегорит одна лампа, остальные будут и дальше гореть.

Кабельно-проводниковая продукция для подключения ламп

Как правило, для подключения большинства типов ламп вполне достаточно использование медного многожильного провода с сечением жил 0,5–1,5 мм (например, ПВС 2х1,5 или ПВС 3х1,5).

Источник: https://cable.ru/articles/id-404.php

Правила параллельного и последовательного соединения ламп

  • В связи с ростом популярности точечных светильников осветительных приборов в квартирах и частных домах стало больше.
  • При необходимости заменить лампочку проблем не возникает, сложнее добавить дополнительные источники света.
  • Если подобные работы выполняются самостоятельно, требуется умение определять преимущества каждого вида соединения и составлять схемы.

Особенности и характеристики схем подключения ламп

Способ и порядок подключения лампы зависит от ее вида. Методы, используемые для лампочек накаливания, не подойдут для галогенок, люминесцентных светильников или светодиодов.

Параллельной

При использовании схемы параллельного подключения источники света подключаются к фазе и нулю. Например, если нужно соединить 2 лампочки, скручиваются их питающие провода. Важно, чтобы сечение соответствовало нагрузке. Напряжение на всех светильниках одинаковое, они горят с яркостью, установленной производителем.  Перегорание отдельного элемента не влияет на функциональность остальных.

Справка! На практике при наличии нескольких источников света при параллельном соединении провода не скручиваются. Используется кабель, к которому подключаются все элементы.

Параллельное подключение может быть:

  • лучевое – на каждый светильник отдельный кабель;
  • шлейфное – фаза и ноль сначала идут на первый осветительный прибор, потом часть кабеля идет в остальные (кроме последнего, к которому подключаются две части).

При использовании параллельной лучевой модели перегорание одного элемента не мешает работе остальных. Перед тем, как выбрать шлейфную модель, необходимо учесть, что нарушение одного соединения выведет из строя элементы, расположенные после него. Но проблема решается быстро за счет легкого определения проблемного места.

При подключении галогенных источников с трансформатором необходимо учесть, что они присоединяются к вторичной обмотке преобразователя через клеммные колодки.

Главный недостаток люминесцентных ламп – мерцание. От него избавляет пускорегулирующая аппаратура, но она стоит дорого. Для снижения пульсации применяется специальная схема для двух светильников со сдвигом фазы на одном из них. Две лампочки соединяются параллельно, к одной подключается конденсатор, сдвигающий фазу.

Последовательной

  Где плюс и минус: определяем полярность светодиода

Сравнение достоинств и недостатков схем

Преимущества и недостатки последовательного подключения

Вид лампыПреимуществаНедостатки
Накаливания, галогеновые, люминесцентныеПродлевается срок службыСнижается мерцание люминесцентных лампПадение напряженияПри выходе из строя отдельного элемента остальные не работаютУ источников света должна быть одинаковая мощность
СветодиоднаяОптимальный вариант для обеспечения одинакового тока на всех источникахДля большого количества лампочек требуется источник питания с большой мощностиПри выходе из строя отдельного элемента перестают работать остальные

Преимущества и недостатки параллельного подключения

Вид лампыПреимуществаНедостатки
Накаливания галогеновые, люминесцентныеВозможно подключить к сети любое количество светильников по щлейфной схеме
  1. Перегорание отдельного элемента лучевой модели не влияет на работу остальных
  2. Накал полный на всех лампочках
  3. Можно подключить люстру с несколькими лампами
  4. Немного соединительных контактов
Повышение стоимости при использовании лучевой схемы за счет большого расхода кабеля и необходимости в клеммной колодкеПри щлейфной модели нарушение одного соединения мешает работе остальных
СветодиоднаяМожно соединить некоторое количество диодов, если их суммарная мощность не превышает мощность источника питанияПри перегорании отдельного источника остальные работаютСхема не работает, если диоды подсоединяются через один резисторКонструкция громоздкая и дорогая из-за большого количества деталейПри выходе из строя отдельного элемента на остальных увеличивается нагрузка

В какой схеме лампочки одинаковой мощности будут светить ярче и почему

При использовании последовательной схемы вольтаж снижается с увеличением количества элементов. Лампочки горят в полнакала или даже меньше, так как напряжение делится равномерно. Общая мощность при последовательном соединении 2-х элементов по 100 Вт ниже, чем у одного (уровень освещенности снижается).

При параллельном соединении двух светильников на каждый подается 220 В, они работают в полный накал. Общая мощность увеличивается в 2 раза (уровень освещенности повышается).

Применение обеих схем в быту

Самые популярные изделия с последовательным соединением – гирлянды.

Эту модель можно использовать и для других целей:

  • сделать дешевую подсветку в длинном коридоре;
  • сэкономить на покупке лампочек из-за частого перегорания подключением дополнительной;
  • продлить срок эксплуатации источников света (если вместо одной на 60 Вт подключить 2 по 100 Вт).

Справка! Опытные электрики данное свойство используют для определения фаз в трехфазной сети.

В мастерских и гаражах мощные лампы накаливания или галогенки используют для обогрева. Два элемента по 1кВт соединяют последовательно и помещают в металлическую емкость, которую устанавливают на кирпич. Температура такого обогревателя примерно 60оС. Но следует учесть минус – лампы перегорают очень скоро.

Параллельная схема используется в помещениях любого назначения (в подсветке, люстрах), на улицах. Она позволяет включать отдельные источники света независимо от работы остальных, достаточно подключить несколько выключателей. Обычно не только светильники, но и все электроприборы в жилых домах соединяются параллельно и подключаются к бытовой сети на 220 В.

Для подключения светодиодных светильников часто используется смешанная модель. Создается несколько последовательных цепочек, которые между собой соединяются параллельно.

Частые ошибки при сборке схемы и подключении выключателя

Неграмотный специалист чаще всего вместо фазы вводит в выключатель ноль. Светильники могут работать, но в выключенном состоянии они будут под напряжением, что опасно при необходимости заменить лампы.

По неопытности заводят в выключатель и фазу, и ноль.

Важно! Ноль всегда уходит на осветительный прибор.

Третья ошибка – присоединение питающего провода на отвод вместо общего контакта. В результате работает только часть люстры.

Случается, что нулевой провод осветительного прибора подключается не к нулю в коробке, а к фазе.

Чтобы избежать ошибок с выключателем, следует внимательно отнестись к проводам. Желательно перед установкой выключателя промаркировать их, чтобы в процессе монтажа соединить одноименные.

Как выполнить фазировку вводов лампочками накаливания

Фазировка выполняется при необходимости параллельно подключить к источнику питания 2 трехфазных ввода. Путать фазы нельзя, чтобы не создалось межфазное короткое замыкание.

Используются 2 лампы накаливания с последовательным соединением. Один конец провода подключается к фазе, вторым нужно коснуться остальных жил. Если фазы одинаковые, лампочки не горят.

Важно! Не стоит подобным образом экспериментировать с одной лампочкой – она в сети 380 В сразу перегорит. Последовательное соединение двух элементов снижает напряжение в 2 раза.

Основные выводы

Некоторые владельцы городских квартир проводят ремонт самостоятельно. В процессе требуется монтаж новой электропроводки. Для проведения этой работы необходимо ориентироваться в основах электрики и уметь определять оптимальные варианты подключения, учитывающие особенности интерьера и предпочтения членов семьи.

Хотя большинства электроприборов в жилых помещениях подключаются параллельно, знания о том, как подключить лампочки последовательно, тоже не помешают. Они помогут, если появится желание устроить дешевую систему освещения в стиле лофт или сэкономить на покупках.

При самостоятельном выполнении работ важно обладать знаниями о видах проводов, кабелей, выключателей, способах их соединения, сферах использования. Если не ни знаний, ни опыта, подключение лампочек лучше доверить специалисту.

ПредыдущаяСледующая

Источник: https://svetilnik.info/lampy-i-svetilniki/parallelnoe-podklyuchenie-lampochek.html

Последовательное и параллельное соединение. Применение и схемы

В электрических цепях элементы могут соединяться по различным схемам, в том числе они имеют последовательное и параллельное соединение.

Последовательное соединение

При таком соединении проводники соединяются друг с другом последовательно, то есть, начало одного проводника будет соединяться с концом другого.

Основная особенность данного соединения заключается в том, что все проводники принадлежат одному проводу, нет никаких разветвлений. Через каждый из проводников будет протекать один и тот же электрический ток.

Но суммарное напряжение на проводниках будет равняться вместе взятым напряжениям на каждом из них.

Рассмотрим некоторое количество резисторов, соединенных последовательно. Так как нет разветвлений, то количество проходящего заряда через один проводник, будет равно количеству заряда, прошедшего через другой проводник. Силы тока на всех проводниках будут одинаковыми. Это основная особенность данного соединения.

Это соединение можно рассмотреть иначе. Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором.

Ток на эквивалентном резисторе будет совпадать с общим током, протекающим через все резисторы. Эквивалентное общее напряжение будет складываться из напряжений на каждом резисторе. Это является разностью потенциалов на резисторе.

Если воспользоваться этими правилами и законом Ома, который подходит для каждого резистора, можно доказать, что сопротивление эквивалентного общего резистора будет равно сумме сопротивлений. Следствием первых двух правил будет являться третье правило.

Применение

Последовательное соединение используется, когда нужно целенаправленно включать или выключать какой-либо прибор, выключатель соединяют с ним по последовательной схеме. Например, электрический звонок будет звенеть только тогда, когда он будет последовательно соединен с источником и кнопкой.

Согласно первому правилу, если электрический ток отсутствует хотя бы на одном из проводников, то его не будет и на других проводниках. И наоборот, если ток имеется хотя бы на одном проводнике, то он будет и на всех других проводниках. Также работает карманный фонарик, в котором есть кнопка, батарейка и лампочка.

Все эти элементы необходимо соединить последовательно, так как нужно, чтобы фонарик светил, когда будет нажата кнопка.

Иногда последовательное соединение не приводит к нужным целям.

Например, в квартире, где много люстр, лампочек и других устройств, не следует все лампы и устройства соединять последовательно, так как никогда не требуется одновременно включать свет в каждой из комнат квартиры.

Для этого последовательное и параллельное соединение рассматривают отдельно, и для подключения осветительных приборов в квартире применяют параллельный вид схемы.

Параллельное соединение

В этом виде схемы все проводники соединяются параллельно друг с другом. Все начала проводников объединены в одну точку, и все концы также соединены вместе. Рассмотрим некоторое количество однородных проводников (резисторов), соединенных по параллельной схеме.

Этот вид соединения является разветвленным. В каждой ветви содержится по одному резистору. Электрический ток, дойдя до точки разветвления, разделяется на каждый резистор, и будет равняться сумме токов на всех сопротивлениях. Напряжение на всех элементах, соединенных параллельно, является одинаковым.

Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором. Если воспользоваться законом Ома, можно получить выражение сопротивления. Если при последовательном соединении сопротивления складывались, то при параллельном будут складываться величины обратные им, как записано в формуле выше.

Применение

Если рассматривать соединения в бытовых условиях, то в квартире лампы освещения, люстры должны быть соединены параллельно.

Если их соединить последовательно, то при включении одной лампочки мы включим все остальные.

При параллельном же соединении мы можем, добавляя соответствующий выключатель в каждую из ветвей, включать соответствующую лампочку по мере желания. При этом такое включение одной лампы не влияет на остальные лампы.

Все электрические бытовые устройства в квартире соединены параллельно в сеть с напряжением 220 В, и подключены к распределительному щитку. Другими словами, параллельное соединение используется при необходимости подключения электрических устройств независимо друг от друга. Последовательное и параллельное соединение имеют свои особенности. Существуют также смешанные соединения.

Работа тока
  • Последовательное и параллельное соединение, рассмотренное ранее, было справедливо для величин напряжения, сопротивления и силы тока, являющихся основными. Работа тока определяется по формуле:
  • А = I х U х t, где А – работа тока, t – время течения по проводнику.
  • Для определения работы при последовательной схеме соединения, необходимо заменить в первоначальном выражении напряжение. Получаем:
  • А=I х (U1 + U2) х t
  • Раскрываем скобки и получаем, что на всей схеме работа определяется суммой на каждой нагрузке.

Точно также рассматриваем параллельную схему соединения.

Только меняем уже не напряжение, а силу тока. Получается результат:

А = А1+А2

Мощность тока
  1. При рассмотрении формулы мощности участка цепи снова необходимо пользоваться формулой:
  2. Р=U х I
  3. После аналогичных рассуждений выходит результат, что последовательное и параллельное соединение можно определить следующей формулой мощности:
  4. Р=Р1 + Р2

Другими словами, при любых схемах общая мощность равна сумме всех мощностей в схеме. Этим можно объяснить, что не рекомендуется включать в квартире сразу несколько мощных электрических устройств, так как проводка может не выдержать такой мощности.

Влияние схемы соединения на новогоднюю гирлянду

После перегорания одной лампы в гирлянде можно определить вид схемы соединения. Если схема последовательная, то не будет гореть ни одной лампочки, так как сгоревшая лампочка разрывает общую цепь. Чтобы выяснить, какая именно лампочка сгорела, нужно проверять все подряд. Далее, заменить неисправную лампу, гирлянда будет функционировать.

При применении параллельной схемы соединения гирлянда будет продолжать работать, даже если одна или несколько ламп сгорели, так как цепь не разорвана полностью, а только один небольшой параллельный участок. Для восстановления такой гирлянды достаточно увидеть, какие лампы не горят, и заменить их.

Последовательное и параллельное соединение для конденсаторов

При последовательной схеме возникает такая картина: заряды от положительного полюса источника питания идут только на наружные пластины крайних конденсаторов. Конденсаторы, находящиеся между ними, передают заряд по цепи. Этим объясняется появление на всех пластинах равных зарядов с разными знаками. Исходя из этого, заряд любого конденсатора, соединенного по последовательной схеме, можно выразить такой формулой:

  • qобщ= q1 = q2 = q3
  • Для определения напряжения на любом конденсаторе, необходима формула:
  • U= q/С

Где С — емкость. Суммарное напряжение выражается таким же законом, который подходит для сопротивлений. Поэтому получаем формулу емкости:

  1. С= q/(U1 + U2 + U3)
  2. Чтобы сделать эту формулу проще, можно перевернуть дроби и заменить отношение разности потенциалов к заряду емкости. В результате получаем:
  3. 1/С= 1/С1 + 1/С2 + 1/C3
  4. Немного иначе рассчитывается параллельное соединение конденсаторов.

Общий заряд вычисляется как сумма всех зарядов, накопившихся на пластинах всех конденсаторов. А величина напряжения также вычисляется по общим законам. В связи с этим формула суммарной емкости при параллельной схеме соединения выглядит так:

  • С= (q1 + q2 + q3)/U
  • Это значение рассчитывается как сумма каждого прибора в схеме:
  • С=С1 + С2 + С3

Смешанное соединение проводников

В электрической схеме участки цепи могут иметь и последовательное и параллельное соединение, переплетающихся между собой. Но все законы, рассмотренные выше для отдельных видов соединений, справедливы по-прежнему, и используются по этапам.

Сначала нужно мысленно разложить схему на отдельные части. Для лучшего представления ее рисуют на бумаге. Рассмотрим наш пример по изображенной выше схеме.

Удобнее всего ее изобразить, начиная с точек Б и В. Они расставляются на некотором расстоянии между собой и от края листа бумаги. С левой стороны к точке Б подключается один провод, а справа отходят два провода. Точка В наоборот, слева имеет две ветки, а после точки отходит один провод.

Далее нужно изобразить пространство между точками. По верхнему проводнику расположены 3 сопротивления с условными значениями 2, 3, 4. Снизу будет идти ток с индексом 5. Первые 3 сопротивления включены в схему последовательно, а пятый резистор подключен параллельно.

Остальные два сопротивления (первый и шестой) подключены последовательно с рассматриваемым нами участком Б-В. Поэтому схему дополняем 2-мя прямоугольниками по сторонам от выбранных точек.

Теперь используем формулу расчета сопротивления:

  • Первая формула для последовательного вида соединения.
  • Далее, для параллельной схемы.
  • И окончательно для последовательной схемы.

Аналогичным образом можно разложить на отдельные схемы любую сложную схему, включая соединения не только проводников в виде сопротивлений, но и конденсаторов.

Чтобы научиться владеть приемами расчета по разным видам схем, необходимо потренироваться на практике, выполнив несколько заданий.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrotehnika/raschjoty/posledovatelnoe-i-parallelnoe-soedinenie/

Какая схема подключения светодиодов лучше — последовательная или параллельная

Самое правильное подключение нескольких светодиодов — последовательное. Сейчас объясню почему.

Дело в том, что определяющим параметром любого светодиода является его рабочий ток. Именно от тока через светодиод зависит то, какова будет мощность (а значит и яркость) светодиода. Именно превышение максимального тока приводит к чрезмерному повышению температуры кристалла и выходу светодиода из строя — быстрому перегоранию либо постепенному необратимому разрушению (деградации).

Ток — это главное. Он указан в технических характеристиках светодиода (datasheet). А уже в зависимости от тока, на светодиоде будет то или иное напряжение. Напряжение тоже можно найти в справочных данных, но его, как правило, указывают в виде некоторого диапазона, потому что оно вторично.

Для примера, заглянем в даташит светодиода 2835:

Как видите, прямой ток указан четко и определенно — 180 мА. А вот напряжение питания светодиодов при таком токе имеет некоторый разброс — от 2.9 до 3.3 Вольта.

Получается, что для того, чтобы задать требуемый режим работы светодиода, нужно обеспечить протекание через него тока определенной величины. Следовательно, для питания светодиодов нужно использовать источник тока, а не напряжения.

Конечно, к светодиоду можно подключить источник стабилизированного напряжения (например, выход лабораторного блока питания), но тогда нужно точно знать какой величины должно быть напряжение для получения заданного тока через светодиод.

Например, в нашем примере со светодиодом 2835, можно было бы подать на него где-то 2.5 В и постепенно повышать напругу до тех пор, пока ток не станет оптимальным (150-180 мА).

Так делать можно, но в этом случае придется настраивать выходное напряжение блока питания под каждый конкретный светодиод, т.к. все они имеют технологический разброс параметров. Если, подключив к одному светодиоду 3.1В, вы получили максимальный ток в 180 мА, то это не значит, что поменяв светодиод на точно такой же из той же партии, вы не сожгете его (т.к. ток через него при напряжении 3.1В запросто может превысить максимально допустимое значение).

К тому же необходимо очень точно поддерживать напряжение на выходе блока питания, что накладывает определенные требования к его схемотехнике. Превышение заданного напряжения всего на 10% почти гарантированно приведет к перегреву и выходу светодиода из строя, так как ток при этом превысит все мыслимые значения.

Вот прекрасная иллюстрация к вышесказанному:

А самое неприятное то, что проводимость любого светодиода (который по сути является p-n-переходом) находится в очень сильной зависимости от температуры. На практике это приводит к тому, что по мере разогрева светодиода, ток через него начинает неумолимо возрастать. Чтобы вернуть ток к требуемому значению, придется понижать напряжение. В общем, как ни крути, а без контроля тока никак не обойтись.

Поэтому самым правильным и простым решением будет использовать для подключения светодиодов драйвера тока (он же источник тока). И тогда будет совершенно неважно, какой вы возьмете светодиод и каким будет прямое напряжение на нем. Нужно просто найти драйвер на нужный ток и дело в шляпе.

Теперь, возвращаемся к главному вопросу статьи — почему все-таки последовательное подключение, а не параллельное? Давайте посмотрим, в чем разница.

Параллельное подключение

При параллельном подключении светодиодов, напряжение на них будет одинаковым. А так как не существует двух диодов с абсолютно одинаковыми характеристиками, то будет наблюдаться следующая картина: через какой-то светодиод будет идти ток ниже номинального (и светить он будет так себе), зато через соседний светодиод будет херачить ток в два раза превышающий максимальный и через полчаса он сгорит (а может и быстрее, если повезет).

Очевидно, что такого неравномерного распределения мощностей нужно избегать.

Для того, чтобы существенно сгладить разброс в ТТХ светодиодов, лучше подключать их через ограничительные резисторы. Напряжение блока питания при этом может быть существенно выше прямого напряжения на светодиодах. Как подключать светодиоды к источнику питания показано на схеме:

Проблема такой схемы подключения светодиода в том, что чем больше разница между напряжением блока питания и напряжением на диодах, тем больше бесполезной мощности рассеивается на ограничительных резисторах и тем, соответственно, ниже КПД всей схемы.

Ограничение тока происходит по простой схеме: повышение тока через светодиод приводит к повышению тока и через резистор тоже (т.к. они включены последовательно). На резисторе увеличивается падение напряжения, а на светодиоде, соответственно, уменьшается (т.к. общее напряжение постоянно). Уменьшение напряжения на светодиоде автоматически приводит к снижению тока. Так все и работает.

В общем, сопротивление резисторов рассчитывается по закону Ома. Разберем на конкретном примере. Допустим, у нас есть светодиод с номинальным током 70 мА, рабочее напряжение при таком ток равно 3.6 В (это все берем из даташита к светодиоду). И нам нужно подключить его к 12 вольтам. Значит, нам нужно рассчитать сопротивление резистора:

Получается, что для питания светодиода от 12 вольт нужно подключить его через 1-ваттный резистор на 120 Ом.

Точно таким же образом, можно посчитать, каким должно быть сопротивление резистора под любое напряжение. Например, для подключение светодиода к 5 вольтам сопротивление резистора надо уменьшить до 24 Ом.

Значения резисторов под другие токи можно взять из таблицы (расчет производился для светодиодов с прямым напряжением 3.3 вольта):

UпитILED
5 мА10 мА20 мА30 мА50 мА70 мА100 мА200 мА300 мА
5 вольт340 Ом170 Ом85 Ом57 Ом34 Ом24 Ом17 Ом8.5 Ом5.7 Ом
12 вольт1.74 кОм870 Ом435 Ом290 Ом174 Ом124 Ом87 Ом43 Ом29 Ом
24 вольта4.14 кОм2.07 кОм1.06 кОм690 Ом414 Ом296 Ом207 Ом103 Ом69 Ом

При подключении светодиода к переменному напряжению (например, к сети 220 вольт), можно повысить КПД устройства, взяв вместо балластного резистора (активного сопротивления) неполярный конденсатор (реактивное сопротивление). Подробно и с конкретными примерами мы разбирали этот момент в статье про подключение светодиода к 220 В.

Последовательное подключение

При последовательном же подключении светодиодов через них протекает один и тот же ток. Количество светодиодов не имеет значение, это может быть всего один светодиод, а может быть 20 или даже 100 штук.

Например, мы можем взять один светодиод 2835 и подключить его к драйверу на 180 мА и светодиод будет работать в нормальном режиме, отдавая свою максимальную мощность. А можем взять гирлянду из 10 таких же светодиодов и тогда каждый светодиод также будет работать в нормальном паспортном режиме (но общая мощность светильника, конечно, будет в 10 раз больше).

Ниже показаны две схемы включения светодиодов, обратите внимание на разницу напряжений на выходе драйвера:

Так что на вопрос, каким должно быть подключение светодиодов, последовательным или параллельным, может быть только один правильный ответ — конечно, последовательным!

Количество последовательно подключенных светодиодов ограничено только возможностями самого драйвера.

Идеальный драйвер может бесконечно повышать напряжение на своем выходе, чтобы обеспечить нужный ток через нагрузку, поэтому к нему можно подключить бесконечное количество светодиодов. Ну а реальные устройства, к сожалению, имеют ограничение по напряжению не только сверху, но и снизу.

Вот пример готового устройства:

Мы видим, что драйвер способен регулировать выходное напряжение только лишь в пределах 64. 106 вольт. Если для поддержания заданного тока (350 мА) нужно будет поднять напряжение выше 106 вольт, то облом. Драйвер выдаст свой максимум (106В), а уж какой при этом будет ток — это от него уже не зависит.

И, наоборот, к такому led-драйверу нельзя подключать слишком мало светодиодов. Например, если подключить к нему цепочку из 10-ти последовательно включенных светодиодов, драйвер никак не сможет понизить свое выходное напряжение до необходимых 32-36В. И все десять светодидов, скорее всего, просто сгорят.

Наличие минимального напряжения объясняется (в зависимости от схемотехнического решения) ограничениями мощности выходного регулирующего элемента либо выходом за предельные режимы генерации импульсного преобразователя.

Разумеется, драйверы могут быть на любое входное напряжение, не обязательно на 220 вольт. Вот, например, драйвер превращающий любой источник постоянного напряжения (блок питания) от 6 до 20 вольт в источник тока на 3 А:

Вот и все. Теперь вы знаете, как включить светодиод (один или несколько) — либо через токоограничительный резистор, либо через токозадающий драйвер.

Как выбрать нужный драйвер?

Тут все очень просто. Выбирать нужно всего лишь по трем параметрам:

  1. выходной ток;
  2. максимальное выходное напряжение;
  3. минимальное выходное напряжение.

Выходной (рабочий) ток драйвера светодиодов — это самая важная характеристика. Ток должен быть равен оптимальному току для светодиодов.

Например, в нашем распоряжении оказалось 10 штук полноспектральных светодиодов для фитолампы:

Номинальный ток этих диодов — 700 мА (берется из справочника). Следовательно, нам нужен драйвер тока на 700 мА. Ну или чуточку меньше, чтобы продлить срок жизни светодиодов.

Максимальное выходное напряжение драйвера должно быть больше, чем суммарное прямое напряжение всех светодиодов. Для наших фитосветодиодов прямое напряжение лежит в диапазоне 3. 4 вольта. Берем по-максимуму: 4В х 10 = 40В. Наш драйвер должен быть в состоянии выдать не менее 40 вольт.

Минимальное напряжение, соответственно, рассчитывается по минимальному значению прямого напряжения на светодиодах. То есть оно должно быть не более 3В х 10 = 30 Вольт. Другими словами, наш драйвер должен уметь снижать выходное напряжение до 30 вольт (или ниже).

Таким образом, нам нужно подобрать схему драйвера, рассчитанного на ток 650 мА (пусть будет чуть меньше номинального) и способного по необходимости выдавать напряжение в диапазоне от 30 до 40 вольт.

Следовательно, для наших целей подойдет что-нибудь вроде этого:

Разумеется, при выборе драйвера диапазон напряжений всегда можно расширять в любую сторону. Например, вместо драйвера с выходом на 30-40 В прекрасно подойдет тот, который выдает от 20 до 70 Вольт.

Примеры драйверов, идеально совместимых с различными типами светодиодов, приведены в таблице:

СветодиодыКакой нужен драйвер
60 мА, 0.2 Вт (smd 5050, 2835)см. схему на TL431
150мА, 0.5Вт (smd 2835, 5630, 5730)драйвер 150mA, 9-34V (можно одновременно подключить от 3 до 10 светодиодов)
300 мА, 1 Вт (smd 3528, 3535, 5730-1, LED 1W)драйверы 300мА, 3-64V (на 1-24 последовательно включенных светодиода)
700 мА, 3 Вт (led 3W, фитосветодиоды)драйвер 700мА (для 6-10 светодиодов)
3000 мА, 10 Ватт (XML2 T6)драйвер 3A, 21-34V (на 7-10 светодиодов) или см. схему

Кстати, для правильного подключения светодиодов вовсе не обязательно покупать готовый драйвер, можно просто взять какой-нибудь подходящий блок питания (например, зарядник от телефона) и прикрутить к нему простейший стабилизатор тока на одном транзисторе или на LM317.

Готовые схемы стабилизаторов тока для светодиодов можно взять из этой статьи.

При конструировании различных электронных устройств часто возникает необходимость в последовательном, параллельном или комбинированном включении элементов. Не стали исключением и светодиоды. Учитывая их небольшие размеры, а также с целью повышения яркости, в одном корпусе осветительного прибора можно разместить несколько LED-чипов.

Как правильно собрать электрическую цепь, чтобы надёжность схемы была на высоком уровне? Что нужно знать о светодиодах, соединяя их параллельно или последовательно?

Параллельное соединение

Необходимость в параллельном включении возникает в случае, когда напряжения источника питания недостаточно для запитки нескольких последовательно соединённых светодиодов. Теоретически, в самом простом варианте можно было бы отдельно объединить все аноды и все катоды излучающих диодов. После чего подключить их к источнику напряжения с соблюдением полярности. Но такая схема не работоспособна, так как дифференциальное сопротивление открытого светодиода чрезмерно мало, что провоцирует режим короткого замыкания. В результате все светодиоды в цепи единожды вспыхнут и навсегда погаснут.

Но как говорят: «Правило без исключений не бывает». В китайских игрушках и зажигалках с подсветкой можно увидеть, что светодиоды запитаны прямо от батареек без каких-либо промежуточных элементов. Почему они не перегорают? Дело в том, что ток в цепи ограничен внутренним сопротивлением круглых батареек типа AG1. Их мощности недостаточно, чтобы нанести вред светодиоду.

Ограничить резкое нарастание тока в нагрузке можно с помощью резистора. О том, как это грамотно сделать с одним светодиодом, подробно написано в данной статье. Для цепи из нескольких параллельно подключенных LED с одним резистором схема примет следующий вид. Но и этот вариант не пригоден для конструирования осветительных устройств с высокой надёжностью. Почему? Ответ на этот вопрос кроется в особенностях строения полупроводников. В процессе производства полупроводниковых элементов невозможно получить два абсолютно одинаковых прибора. Даже у светодиодов из одной партии будет разное дифференциальное (внутреннее) сопротивление, от которого зависит величина прямого напряжения. Это касается не только светодиодов, но и других полупроводников. Среди диодов, транзисторов и тиристоров тоже не найти двух приборов с равными электрическими параметрами.

Из второй схемы видно, что резистор R1 ограничивает только суммарный ток цепи, который затем распределяется по ветвям со светодиодами в зависимости от их сопротивления. По закону Ома светодиод с наименьшим сопротивлением p-n-перехода получит наибольшую порцию тока. И скорее всего он будет больше номинального значения, что ускорит деградацию кристалла. Работа светодиода в режиме перегрузки по току рано или поздно приведёт к выходу из строя на обрыв. Оставшиеся в работе светодиоды распределят между собой ток сгоревшего элемента, что также приведёт к резкой потере яркости.

Как и в первом варианте, китайцы не стесняются конструировать светильники на базе «полурабочих» схем. Схему с одним резистором часто можно встретить в дешёвых фонариках и маломощных светильниках на пальчиковых батарейках. А чтобы светодиоды проработали хотя бы год, сопротивление резистора умышленно завышают, как бы, исключая возможные перегрузки.

Ниже приведен единственно верный вариант параллельного включения светодиодов. Здесь последовательно с каждым светодиодом подключен ограничительный резистор. Такое схемотехническое решение позволяет выровнять токи в каждой отдельной ветви, не позволяя им превышать рабочее значение.

Подключать светодиоды через резистор рекомендуется только от стабилизированного источника постоянного напряжения.

Пример расчета

Для закрепления теоретических знаний параллельное соединение светодиодов рассмотрим на конкретном примере. В схеме включены два светодиода: слаботочный красный и мощный одноваттный белый, которые для удобства можно запитать от разных выключателей.

  • источник напряжения U = +5 В;
  • LED1 – красного свечения с ULED1 = 1,8 В и ILED1 = 0,02 А;
  • LED2 – белого свечения с ULED2 = 3,2 В и ILED2 = 0,35 А.

Требуется рассчитать параметры и выбрать резисторы R1 и R2.

При параллельном включении к обеим ветвям (R1-LED1 и R2- LED2) прикладывается одинаковое напряжение, равное 5 В. Сопротивление каждого резистора определим по формуле: Округляем полученное значение R2 до ближайшего большего значения из стандартного ряда E24 – 5,1 Ом. Подставив его обратно в формулу, находим реальный ток во второй ветви: С учетом возможного отклонения сопротивления выбранного резистора, которое для ряда Е24 может достигать 5%, ток 0,33 А является оптимальным. Снижение рабочего тока примерно на 4% сильно не повлияет на яркость, но позволит светодиоду работать без перегрузок.

Мощность, которую должны рассеивать резисторы, определим с учетом пересчёта тока LED2 по формуле: Резистор R1 подойдёт любой как планарный, так и с выводами сопротивлением 160 Ом и мощностью 0,125 Вт. Корпус резистора R2 должен эффективно отводить тепло в течение длительной работы светильника. Поэтому его выбираем с двойным запасом по мощности, а именно: 5,1 Ом – 1 Вт.

Последовательное соединение

В последовательном включении светодиодов нужно соблюдать правило: «Напряжение источника питания должно быть больше суммы падений напряжений на светодиодах». Остаток напряжения в неравенстве гасится одним единственным резистором R, правильное включение которого показано на схеме. Все светодиоды подключаются поочередно от анода к катоду. Сопротивление резистора задаёт ток цепи. Это значит, что соединять последовательно можно светодиоды только с одинаковым рабочим током.

Пример расчета

Расчет сопротивления и мощности резистора проведём на примере включения трёх белых светодиодов из серии Cree XM-L, для которых характерным является ток ILED = 0,7 А и прямое напряжение ULED = 2,9 В. Взяв за основу цветовую температуру и требуемую яркость, можно последовательно подключать светодиоды из разных групп в пределах серии XM-L. Например, один Cree XM-L-T6 с ТС=5000°K и два Cree XM-L-T2 с ТС=2600°K, которые в итоге дадут мощный поток нейтрального света. Питание на схему поступает от блока стабилизированного напряжения U = +12 В. Сопротивление резистора находим по закону Ома: Ближайший стандартный номинал – 4,7 Ом, при котором ток теоретически будет равен 0,702 А. Это не критично, но следует быть уверенным, что сопротивление резистора не изменится под влиянием температуры во время работы. Поэтому устанавливать нужно либо прецизионный резистор с допуском менее 1%, либо последовательно с R1 = 4,7 Ом запаять ещё одно сопротивление 0,1-0,2 Ом такой же мощности.

Найдём мощность резистора: По аналогии с расчётами для первой схемы устанавливать нужно резистор примерно с двойным запасом по мощности, то есть один на 5 Вт. Можно его заменить на два штуки по 2 Вт, но тогда придётся пересчитать сопротивление.

Два важных момента

В момент первого включения желательно измерить мультиметром ток в цепи и падение напряжения на каждом светодиоде. Если полученные данные будут отличаться от расчётных, то нужно пересчитать сопротивление резистора. Иначе, ток в схеме может оказаться слишком заниженным (с потерей яркости) или завышенным (с перегревом чипа светодиода).

Как в последовательном, так и в параллельном включении светодиодов нельзя делать расчеты, ссылаясь исключительно на способность источника питания обеспечить нужный ток или напряжение. Важны оба этих параметра, произведение которых даёт мощность. Мощность блока питания всегда должна быть больше мощности потребления, чтобы гарантировать стабильную и продолжительную работу всего устройства.

Впервые светодиоды начались использоваться в начале 60-х годов. С того времени произошло видоизменений. Светодиоды имеют массу преимуществ, таких как:

  1. Низкое потребление;
  2. Длительный срок службы;
  3. Прочность;
  4. Широкий выбор спектра света;
  5. Могут работать от низкого напряжения;
  6. Являются пожаробезопасными.

Потому как светодиодам для работы нужен только источник постоянного тока, следует производить монтаж с правильной полярностью. Когда диоды подключены неверно, функционировать они не будут. Чтобы их работа происходила правильно важно знать, как подключить светодиод.

Понимание плюса и минуса

Определяется полярность несколькими методами:

В старых моделях, в которых имеются длинные ножки, всё довольно просто. Ножка длиннее имеет полярность плюс (анод), что короче – минус (катод). Также на головке есть срез, который показывает расположение полярностей.

Если посмотреть внутрь диода, то контакт, который выглядит как флажок – это минусовой, тонкий будет плюсом.

Проверить можно посредством мультиметра. Чтобы это сделать, следует настроить его для «прозвона». С помощью щупов следует дотронуться к контактам. Когда он начнёт светиться – значит на красном контакте +, а на чёрном -.

Осуществление питания

Наиболее важным фактором при выборе питания выступают следующие значения: токовая сила и падение напряжения. Почти все они имеют расчет на токовую силу 20 миллиампер, однако, присутствуют модели, имеющие сразу 4 кристаллика, поэтому он должен быть рассчитан на силу тока в четыре раза больше. Также диод имеет свою допускаемую величину напряжения Umax, при прямом включении и Umaxобр, при обратном. Когда подаётся более высокое напряжение, происходит пробой, после чего кристаллы больше не функционируют. Есть также минимум напряжения, которого хватит для питания Umin, его хватит для работы светодиода. Эти минимальные и максимальные пределы значений называются зоной работы. В зоне работы и должна осуществляться работа светодиода. При неправильном расчете, светодиод просто перегорит.

На каждом светодиоде указывается определённое напряжение, маркировка расположена на упаковке. Важно знать, что это указано возможное падения напряжение, а не рабочее напряжение. Это нужно знать для того, чтобы высчитывать сопротивление резистора, задача которого ограничить ток. Для каждого отдельно взятого светодиода одного номинала, требуемое напряжение может отличаться. Важно для подключения следить за током, а не напряжением.

Данные источники света в своём большинстве потребляют номинальное напряжение 2 – 3 вольт. Противопоказано подключать их прямиком к 12 вольтам, без использования ограничительного резистора. Во многих случаях для экономии используют прямую схему подключения светодиода к батарейке, без использования резистора, но такой источник света прослужит очень недолго. Для сверх ярких светодиодов резисторы не используются, так как для них сделаны драйвера, которые могут ограничивать ток. Это наиболее современный вариант светодиодов.

Как рассчитать резистор

Есть формула расчета сопротивления резистора:

Величина сопротивления подразумевается R.

Напряжение питания Uпит.

Падающее напряжение Uпад.

Протекающий ток – I.

Постоянная величина коэффициента надёжности диода – 0.75.

Для примера рассмотрено подключение к 12 вольтному аккумулятору. Тогда будет:

  • Uпит – 12 вольта, что подразумевает аккумуляторное напряжение).
  • Uпад – 2.2 вольт, которым выступает напряжение для питания светодиода).
  • I – 0.01 ампер, показывает ток диода.

По данным цифрам можно произвести подсчёт по формуле, которая покажет, что получилась цифра 1.306. Так как у резисторов имеется определённый шаг, то подойдёт — 1.3 кОм.

Дальнейшей задачей будет вычисление требуемого минимума на мощность резистора. Нужно понимать точную цифру проходящего тока, потому что она может не соответствовать вышеуказанному. Вычисление можно произвести по такой формуле:

I = U / (Rрез.+ Rсвет)

Сопротивление, которым обладает диод:

Rсвет=Uпад.ном. / Iном. = 2.2 / 0,01 = 220 Ом,

что говорит о том, что подсчитанный фактический ток будет:

I = 12 / (1300 + 220) = 0,007 А.

Для понимания фактического падения напряжения нужно посчитать:

Uпад.свет = Rсвет * I = 220 * 0,007 = 1,54 В

Далее, вычисление мощности:

P = (Uпит. — Uпад.)² / R = (12 -1,54)²/ 1300 = 0,0841 Вт.

Мощность лучше брать с небольшим запасом. Сейчас будет в самый раз 0.125 Вт.

При подключении 1 светодиода к аккумулятору 12 вольт потребуется в сети резистор, который обладает сопротивлением 1.3 кОм и мощностью 0.125 Вт.

Подключение к сети 220 В

Для светодиодов, требующих ток от сети 220 В, важно знать важнейший пункт характеристики светодиода. Особенно это касается вопросов по теме, как подключить мощный светодиод. Характеристика состоит в наиболее допускаемой величине обратного напряжения. Во многих случаях оно составляет 20 В. Когда поступает сетевое питание, при обратной полярности (переменный ток) на него придёт полная амплитуда напряжения 315 В. Такое напряжение получилось потому что амплитудное напряжение почти в полтора раза выше действующего. Для работоспособности светодиодов помимо резистора, следует установить светодиод посредством последовательного подключения, который не позволит обратному напряжению пробить его.

Следующий вариант подключения от 220 В подразумевает расстановку двух диодов встречно-параллельно.

Подобный способ, где предусмотрено использование резистора – не считается правильным подключением. При использовании резистора 24 кОм, энергия рассеивания, будет приблизительно 3 Вт. А при подключении диода последовательно, можно уменьшить её в 2 раза. На обратное напряжение светодиод должен иметь напряжение не меньшее 400 В. Когда включаются 2 встречных светодиода, есть возможность вставки двух резисторов на два вата, чтобы сопротивление на каждом получилось в 2 раза меньше.

Важно понимать, что используя резистор с большим сопротивлением, к примеру, 200 кОм, есть возможность включения и без защитного диода. Так происходит, потому что обратный ток будет довольно слабым для повреждения диода. В этом варианте будет хуже яркость, но для некоторых целей, таких как подсветка, вполне хватит.

Так как сетевой ток переменный, имеется возможность включить в цепь конденсатор взамен резистора. Если сравнивать с ограничительным резистором, конденсатор не нагревается. Чтобы конденсатор мог пропускать переменный ток, сквозь него должно пройти оба полупериода сети. Так как светодиод может проводить ток лишь к одной из сторон, нужно поставить другой светодиод или диод встречно-параллельно. Это позволит пропустить второй полупериод.

Важно знать, что когда схема отключена от сети, конденсатор содержит в себе определённое напряжение, которое может равняться 315 В. Чтобы не произошел случайный удар током, следует провести установку разрядного резистора большего номинала, расположив его параллельно конденсатору. Запас мощности на конденсаторе служи для того, чтобы при обычной работе ток был незначительным и не вызывал нагрева. Чтобы обеспечить защиту от импульсных зарядных токов ставится низкоомный резистор, который будет являться предохранителем.

Мощность конденсатора должна быть от 400 В и выше. Есть варианты для цепей с переменным током напряжения, подойдут от 250 В и выше. Если требуется запустить несколько светодиодов, следует использовать последовательное соединение.

Когда происходит монтаж светодиодного освещения, расчёт диода должен происходить на ток, что будет не меньше, чем ток, проходящий сквозь светодиод. С обратным напряжением расчет должен быть таким, чтобы оно было не меньше, чем общее слагаемого напряжения на светодиодах. Используя данные рекомендации можно понять как правильно подключить светодиод.

Варианты подключений от 12 В

От 12 В подключать можно несколькими способами. Источником питания 12 В может использоваться аккумулятор. В этом примере производится подключение 3-х светодиодов.

Есть вариант подключить все через свой резистор, который выполнит функцию ограничения тока.

Другим вариантом будет включение всех светодиодов параллельным подключением, устанавливая 1 резистор, что рассчитан на тройной ток. Однако минус будет в разбросе параметров со светодиодами единого типа. Соответственно светодиод, что обладает самым слабым внутренним сопротивлением, первым пропустит повышенные токи и перегорит. После чего остальные сгорят тоже потому что ток для них будет очень сильный. В итоге приходится, как и в предыдущем варианте, устанавливать для каждого светодиода резистор.

Однако имеется альтернатива этому варианту. Можно сделать соединение последовательно, используя лишь один резистор. Так ток будет проходить сквозь каждый светодиод равномерно. Важно чтобы источник питания не имел напряжение выше сумм падения на каждом светодиоде. Далее важно правильно выбрать резистор ограничивающий ток и такой монтаж светодиодной подсветки способен работать длительный срок.

Вывод и видео

Для подключения светодиодов требуется обладать минимальным уровнем теоретических знаний, а также уметь паять. Если минимальные навыки и знания как правильно подключить светодиод присутствуют, то трудностей это не вызовет. Если есть сомнения, то вопрос как подключить светодиод, лучше доверить специалистам. Наиболее простой вариант, это установка светодиодных светильников, выполнить который можно без проблем самостоятельно.

Соединение светодиодов – несложная процедура даже для человека без профессиональных навыков.

Соединение в LED цепочку компонентов может быть нескольких видов – последовательное и параллельное.

Эти схемы могут выполняться в различных вариациях, каждая из которых имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Принципы подключения

Светоизлучающие диоды активно применяются в подсветке, индикации. Своими руками можно создать устройства, поэтому важно знать, как производить соединение светодиодов.

К основным способам подключения относятся:

  • параллельное;
  • последовательное;
  • комбинированное.

Основные причины выхода из строя светодиодных цепочек:

  • неправильное соединение;
  • некачественные диоды или блоки питания.

Конструкция излучающего диода подразумевает его подключение к источнику постоянного тока. При соединении важно соблюдать полярность компонента – если перепутать катод и анод, диод не будет излучать световой поток.

Важно! Любой компонент имеет техдокументацию, в которой указывается полярность. Ее узнать можно по маркировке компонента или визуально.

Полярность

Определить, какой из электродов является плюсом, а какой – минусом, можно несколькими способами.

Первый – конструктивно. Обычный LED компонент имеет две ножки, длинная является плюсом (анодом), а короткая – катодом.

При помощи тестера. Для этого нужно взять мультиметр, перевести его в положение «Прозвонка» и прикладывать щупы к электродам. Когда красный щуп коснется анода, а черный катода – светодиод загорится. Если при перестановке на шкале высвечивается и не меняется «бесконечное» сопротивление, есть неполадка с элементом. Так что мультитестер используется и для проверки работоспособности излучающих приборов.

Визуальный осмотр. Можно посмотреть внутрь колбы. Широкая часть – это катод, а узкая – анод. Мощные светодиоды сверхъяркого типа имеют маркировку выводов «+» и «–». Компоненты для поверхностного монтажа обычно имеют специальный скос, который указывает на катод.

Включение в источник питания. Диод можно подключить к аккумулятору, батарее или другому блоку. Нужно постепенно повышать электропитание, которое вызовет свечение. Если компонент не горит, полярность следует поменять. Собирается такая схема проверки обязательно с использованием токоограничивающего резистора.

По технической документации. В паспорте прибора будет написано, какая полярность.

После определения плюса и минуса электродов нужно разобраться с методом подсоединения.

Способы подключения

Этапы соединения:

  • определение полярности;
  • составление схемы подключения;
  • подбор драйвера и блока питания;
  • расчет резистора;
  • сбор цепи;
  • тестирование подключенной системы.

Можно выделить 2 метода соединения – к электросети 220 Вольт и 12 Вольт. Осуществить подключение можно последовательно или параллельно. Наилучшим способом считается последовательное соединение светодиодов.

Подключение к напряжению 220 В

Чтобы светодиод загорелся, через него должен проходить ток в 20 мА и выше, а падение напряжения не должно превышать 2,2 – 3 В в зависимости от материалов кристалла. С учетом указанных параметров выбирается токоограничивающий резистор по закону Ома. Его формула:

R=(Uпит-Uпад)/(I*0,75), где R – номинал резистора, Uпит – напряжение источника, Uпад – падение на диоде, I – номинальный ток, 0,75 – коэффициент надежности.

Падением напряжения называют уровень напряжения, которое светодиод преобразует в свечение.

Также требуется знать мощность резистора. Она вычисляется как P=I*I*R=(Uпит-Uпад)*(Uпит-Uпад)/R.

Таким образом, для тока в 20 мА, сети 220 В и падения напряжения на диоде 2,2-3 В номинал сопротивления должен быть равен 30 кОм. Мощность сопротивления равняется 2 Вт.

Упрощенная схема подключения будет состоять из светодиода, диода, конденсатора и резисторов.

Но такое соединение используется все реже. Чтобы подключить светодиоды к электросети, используются специальные устройства – драйверы. Они преобразуют переменное напряжение 220 В в постоянное, пригодное для работы элемента. В большинстве светодиодных лент драйверы уже имеются в конструкции. В основе драйвера находятся диодный мост, делитель напряжения и стабилизатор. Основное преимущество – простота исполнения и надежность эксплуатации.

Как выбрать нужный драйвер, зависит от трех параметров:

  • выходной ток;
  • максимальное и минимальное напряжение на выходе;

Рабочий ток является важнейшей характеристикой. Ток драйвера должен быть чуть меньше или равен току светодиода.

Подключение к сети 12 в

Напряжение 12 В является оптимальным для работы светоизлучающего диода. Оно безопасно, и используется для включения в особо опасных помещениях (ванная, смотровые ямы гаража, бани).

Для подключения к 12 В нужен резистор. Он рассчитывается по той же формуле, что и для 220 В.

Важное преимущество 12 В – оно постоянное. Это позволяет упростить схему соединения.

Последовательное подключение

Чтобы подключить светодиоды последовательно, нужно к катоду одного устройства припаять анод другого, и так до нужной длины цепочки. Соединение производится через токоограничивающий резистор. По схеме будет протекать один и тот же ток через все элементы. Уровень напряжения будет суммой падений на каждом участке.

Так, для подключения к источнику питания с напряжением 12 Вольт потребуется не более четырех светодиодов 3 Вольт (3*4=12). Для большего числа диодов нужен более мощный аккумулятор.

Преимущества и недостатки

  • одинаковый уровень тока;
  • простота.
  • количество светодиодов ограничено падением напряжения;
  • если сломается один элемент, непригодной становится вся цепочка.

Схема раньше использовалась в гирляндах для елки. Сейчас ее вытеснило смешанное соединение.

Параллельное подключение

При параллельном подключении уровень напряжения на каждом светодиоде одинаков. Сила тока наоборот состоит из суммы токов, проходящих через элементы. Подключаются диоды так же через резисторы, но для каждого устройства он свой. Это связано с тем, что любой светоизлучающий диод имеет различные характеристики. Если поставить один резистор, через светодиоды будет пропускаться разный ток, и некоторые могут выйти из строя.

Параллельное подключение может использоваться для реализации двухцветного свечения ламп.

Плюсы и минусы

  • можно использовать большее количество диодов;
  • если перегорит один светодиод, цепь продолжит работу.
  • требуется много резисторов;
  • если сломается один элемент, на другие увеличится нагрузка.

Смешанное подключение

Смешанный тип соединения является самим оптимальным. Он используется во всех LED лентах, гирляндах, светодиодных панелях и представляет собой смесь параллельного и последовательного включений.

Так, параллельно включаются не отдельные элементы, а группы светодиодов. В группах диоды подключаются последовательно через один резистор для каждой цепи.

  • при поломке элемента из одной цепочки вся гирлянда будет светить дальше;
  • нужно не так много резисторов.

В этом способе учтены и исправлены все недостатки из параллельного и последовательного соединений.

Как подключить мощный светодиод

Для мощного светодиода потребуется источник питания с большим номиналом. Так, диод 1 В будет загораться, если по нему будет протекать ток величиной не менее 350 мА. Для 5 В элемента потребуется источник тока с нагрузкой не менее 1,4 А.

Схема соединения также будет включать токоограничивающий резистор и интегральный стабилизатор напряжения. Он помогает обезопасить светодиод от скачков электричества. Чаще всего используется интегральная микросхема LM317 для стабилизации. Подключить мощный светодиод можно параллельно, последовательно и комбинированным способом.

Распространенные ошибки при подключении

Самые часто встречающиеся ошибки при соединении светодиодов:

  1. Выбор резистора не того номинала – если подобрать слишком маленькое сопротивление, светодиод может перегореть. При большом значении светить диод будет не в полную силу.
  2. Подключение напрямую к источнику питания без токоограничивающего резистора. Излучающий компонент сразу сгорит.
  3. Соединение по параллельной схеме с одним резистором для всех диодов. Компоненты начнут выходить из строя, так как рабочий ток у каждого различный.
  4. Соединение по последовательной схеме светодиодов, рассчитанных на разный ток. В таком случае часть диодов перегорит, а часть будет светить тусклее.
  5. Подключение напрямую к сети 220 В без защиты.

Важно! Совершение описанных ошибок повлечет за собой негативные последствия в виде поломки диода или нанесения себе травм.

Основные выводы

Все светодиоды, в не зависимости от их рабочего напряжения или силы тока, подключаются последовательно или параллельно. Способ включения может быть и комбинированным – в таком случае устраняются недостатки последовательного и параллельного соединений. Важно уметь правильно собирать цепь, подбирать источник питания, считать номиналы токоограничивающих резисторов и нужное количество светодиодов, чтобы схема функционировала. Соединение без токоограничивающего резистора и других защитных элементов приведет к поломке диода.

Что такое последовательно-параллельная схема? | Последовательно-параллельные комбинированные схемы

В простых последовательных цепях все компоненты соединены встык, образуя только один путь для прохождения тока по цепи:

В простых параллельных цепях все компоненты подключаются между одними и теми же двумя наборами электрически общих точек, создавая несколько путей для прохождения тока от одного конца батареи к другому:

Правила, касающиеся последовательных и параллельных цепей

Для каждой из этих двух базовых конфигураций схемы у нас есть определенные наборы правил, описывающих отношения напряжения, тока и сопротивления.

Цепи серии :

  • Падения напряжения прибавляются к общему напряжению.
  • Все компоненты имеют одинаковый (равный) ток.
  • Сопротивления добавляют к равному общему сопротивлению.

Параллельные цепи:

  • Все компоненты имеют одинаковое (равное) напряжение.
  • Токи ответвления складываются с равным общим током.
  • Сопротивления уменьшаются до полного сопротивления.
Серия

- Параллельные схемы

Однако, если компоненты схемы соединены последовательно в одних частях и параллельно в других, мы не сможем применить единый набор правил для каждой части этой цепи.Вместо этого нам придется определить, какие части этой цепи являются последовательными, а какие - параллельными, а затем выборочно применять правила последовательного и параллельного подключения, если это необходимо, чтобы определить, что происходит. Возьмем, к примеру, следующую схему:

Эта схема не является ни простой последовательной, ни простой параллельной. Скорее, он содержит элементы обоих. Ток, выходящий из нижней части батареи, разделяется, чтобы пройти через 3 и 4 рандов, снова присоединяется, затем снова разделяется, чтобы пройти через 1 рандов и 2 рандов, затем снова присоединиться, чтобы вернуться наверх батареи.Существует более одного пути для прохождения тока (не последовательно), но в цепи более двух наборов электрически общих точек (не параллельных).

Поскольку схема представляет собой комбинацию последовательной и параллельной схемы, мы не можем применить правила для напряжения, тока и сопротивления «поперек стола», чтобы начать анализ, как мы это делали, когда схемы были тем или иным образом. Например, если бы вышеприведенная схема была простой последовательной, мы могли бы просто сложить R 1 - R 4 , чтобы получить общее сопротивление, решить для общего тока, а затем решить для всех падений напряжения.Точно так же, если бы вышеуказанная схема была простой параллельной, мы могли бы просто решить для токов ответвления, сложить токи ответвления, чтобы вычислить общий ток, а затем вычислить общее сопротивление из общего напряжения и общего тока. Однако решение этой схемы будет более сложным.

Таблица по-прежнему поможет нам управлять различными значениями для последовательно-параллельных комбинированных цепей, но мы должны быть осторожны, как и где применять разные правила для последовательного и параллельного подключения. Закон Ома, конечно, по-прежнему работает точно так же для определения значений в вертикальном столбце таблицы.

Если мы можем определить, какие части схемы являются последовательными, а какие - параллельными, мы можем анализировать их поэтапно, подходя к каждой части по очереди, используя соответствующие правила для определения отношений напряжения, тока и сопротивления. . Остальная часть этой главы будет посвящена демонстрации техник для этого.

ОБЗОР:

  • Правила последовательных и параллельных цепей должны применяться выборочно к цепям, содержащим оба типа межсоединений.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Рабочий лист параллельных цепей постоянного тока серии

- Электрические цепи постоянного тока

Позвольте электронам сами дать вам ответы на ваши собственные «практические проблемы»!

Ноты:

По моему опыту, студентам требуется много практики с анализом цепей, чтобы стать профессионалом. С этой целью инструкторы обычно предоставляют своим ученикам множество практических задач, над которыми нужно работать, и дают ученикам ответы, с которыми они могут проверить свою работу.Хотя такой подход позволяет студентам овладеть теорией схем, он не дает им полноценного образования.

Студентам нужна не только математическая практика. Им также нужны настоящие практические схемы построения схем и использование испытательного оборудования. Итак, я предлагаю следующий альтернативный подход: учащиеся должны построить свои собственные «практические задачи» из реальных компонентов и попытаться математически предсказать различные значения напряжения и тока. Таким образом, математическая теория «оживает», и учащиеся получают практические навыки, которых они не приобрели бы, просто решая уравнения.

Еще одна причина для следования этому методу практики - научить студентов научному методу : процессу проверки гипотезы (в данном случае математических предсказаний) путем проведения реального эксперимента. Студенты также разовьют реальные навыки поиска и устранения неисправностей, поскольку они время от времени допускают ошибки при построении схем.

Выделите несколько минут времени со своим классом, чтобы ознакомиться с некоторыми «правилами» построения схем, прежде чем они начнутся. Обсудите эти вопросы со своими учениками в той же сократической манере, в которой вы обычно обсуждаете вопросы рабочего листа, вместо того, чтобы просто говорить им, что они должны и не должны делать.Я никогда не перестаю удивляться тому, насколько плохо студенты понимают инструкции, представленные в типичном формате лекции (монолог инструктора)!

Примечание для тех инструкторов, которые могут жаловаться на «потраченное впустую» время, необходимое ученикам для построения реальных схем вместо того, чтобы просто математически анализировать теоретические схемы:

Какова цель студентов, посещающих ваш курс?

Если ваши ученики будут работать с реальными схемами, им следует по возможности учиться на реальных схемах.Если ваша цель - обучить физиков-теоретиков, то во что бы то ни стало придерживайтесь абстрактного анализа! Но большинство из нас планирует, чтобы наши ученики что-то делали в реальном мире с образованием, которое мы им даем. «Потраченное впустую» время, потраченное на создание реальных схем, принесет огромные дивиденды, когда им придет время применить свои знания для решения практических задач.

Кроме того, если студенты создают свои собственные практические задачи, они учатся выполнять первичное исследование , тем самым давая им возможность продолжить свое образование в области электротехники / электроники в автономном режиме.

В большинстве наук реалистичные эксперименты намного сложнее и дороже, чем электрические схемы. Профессора ядерной физики, биологии, геологии и химии хотели бы, чтобы их студенты применяли передовую математику в реальных экспериментах, не представляющих опасности для безопасности и стоивших меньше, чем учебник. Они не могут, но вы можете. Воспользуйтесь удобством, присущим вашей науке, и заставит ваших учеников практиковать математику на множестве реальных схем!

простых параллельных схем | Последовательные и параллельные схемы

На этой странице мы изложим три принципа, которые вы должны понимать в отношении параллельных цепей:

  1. Напряжение: Напряжение одинаково на всех компонентах параллельной цепи.
  2. Ток: Полный ток цепи равен сумме токов отдельных ответвлений.
  3. Сопротивление: Отдельные сопротивления уменьшают , чтобы равняться меньшему общему сопротивлению, а не , прибавляя , чтобы получить общее.

Давайте взглянем на несколько примеров параллельных цепей, демонстрирующих эти принципы.

Начнем с параллельной схемы, состоящей из трех резисторов и одной батареи:

Напряжение в параллельных цепях

Первый принцип для понимания параллельных цепей заключается в том, что напряжение одинаково на всех компонентах в цепи .Это связано с тем, что в параллельной цепи есть только два набора электрически общих точек, и напряжение, измеренное между наборами общих точек, всегда должно быть одинаковым в любой момент времени.

Следовательно, в приведенной выше схеме напряжение на R 1 равно напряжению на R 2 , которое равно напряжению на R 3 , которое равно напряжению на батарее.

Это равенство напряжений можно представить в другой таблице для наших начальных значений:

Применение закона Ома для простых параллельных схем

Как и в случае с последовательными цепями, применимо то же предостережение для закона Ома: значения напряжения, тока и сопротивления должны быть в одном контексте, чтобы вычисления работали правильно.

Однако в приведенном выше примере схемы мы можем немедленно применить закон Ома к каждому резистору, чтобы найти его ток, потому что мы знаем напряжение на каждом резисторе (9 вольт) и сопротивление каждого резистора:

На данный момент мы все еще не знаем, каков полный ток или полное сопротивление для этой параллельной цепи, поэтому мы не можем применить закон Ома к крайнему правому столбцу («Всего»). Однако, если мы внимательно подумаем о том, что происходит, должно стать очевидным, что общий ток должен равняться сумме токов всех отдельных резисторов («ответвлений»):

По мере того, как полный ток выходит из положительной (+) клеммы батареи в точке 1 и проходит через цепь, часть потока разделяется в точке 2 и проходит через R 1 , еще часть разделяется в точке 3, чтобы пройти через R 2 , а оставшаяся часть идет через 3 рандов.Подобно реке, разветвляющейся на несколько более мелких ручьев, общий расход всех потоков должен равняться расходу всей реки.

То же самое происходит, когда токи через R 1 , R 2 и R 3 соединяются, чтобы течь обратно к отрицательному выводу батареи (-) в направлении точки 8: поток тока из точки 7 до точки 8 должно равняться сумме токов (ответвлений) через 1 рандов, 2 рандов и 3 рандов.

Это второй принцип параллельных цепей: полный ток цепи равен сумме токов отдельных ветвей .

Используя этот принцип, мы можем заполнить место ИТ на нашем столе суммой I R1 , I R2 и I R3 :

Как рассчитать полное сопротивление в параллельных цепях

Наконец, применив закон Ома к крайнему правому столбцу («Всего»), мы можем вычислить полное сопротивление цепи:

Уравнение сопротивления в параллельных цепях

Обратите внимание на кое-что очень важное. Общее сопротивление цепи составляет всего 625 Ом: на меньше , чем у любого из отдельных резисторов.В последовательной цепи, где полное сопротивление было суммой отдельных сопротивлений, общее сопротивление должно было быть на больше , чем у любого из резисторов по отдельности.

Здесь, в параллельной цепи, все наоборот: мы говорим, что отдельные сопротивления уменьшают , а не добавляют , чтобы получить общее .

Этот принцип завершает нашу триаду «правил» для параллельных цепей, точно так же, как было обнаружено, что у последовательных цепей есть три правила для напряжения, тока и сопротивления.

Математически соотношение между общим сопротивлением и отдельными сопротивлениями в параллельной цепи выглядит следующим образом:

Как изменить схемы нумерации параллельных цепей для SPICE

Та же основная форма уравнения работает для любого числа резисторов, соединенных вместе параллельно, просто добавьте столько членов 1 / R к знаменателю дроби, сколько необходимо для размещения всех параллельных резисторов в цепи.

Как и в случае с последовательной схемой, мы можем использовать компьютерный анализ для перепроверки наших расчетов.Во-первых, конечно, мы должны описать нашу примерную схему компьютеру в понятных ему терминах. Я начну с рисования схемы:

И снова мы обнаруживаем, что исходная схема нумерации, используемая для идентификации точек в цепи, должна быть изменена в интересах SPICE.

В SPICE все электрически общие точки должны иметь одинаковые номера узлов. Вот как SPICE узнает, что с чем связано и как.

В простой параллельной схеме все точки электрически являются общими в одном из двух наборов точек.В нашей примерной схеме провод, соединяющий верхние части всех компонентов, будет иметь один номер узла, а провод, соединяющий низ компонентов, будет иметь другой номер.

Оставаясь верным соглашению о включении нуля в качестве номера узла, я выбираю числа 0 и 1:

Пример, подобный этому, делает обоснование номеров узлов в SPICE довольно ясным для понимания. Поскольку все компоненты имеют общие наборы чисел, компьютер «знает», что все они подключены параллельно друг другу.

Чтобы отобразить токи ответвлений в SPICE, нам нужно вставить источники нулевого напряжения последовательно (последовательно) с каждым резистором, а затем привязать наши измерения тока к этим источникам.

По какой-то причине создатели программы SPICE сделали так, что ток может быть рассчитан только с по источник напряжения. Это несколько раздражающее требование программы моделирования SPICE. После добавления каждого из этих «фиктивных» источников напряжения необходимо создать несколько новых номеров узлов, чтобы подключить их к соответствующим резисторам ответвления:

Как проверить результаты компьютерного анализа

Все фиктивные источники напряжения настроены на 0 В, чтобы не влиять на работу схемы.

Файл описания схемы или список цепей выглядит так:

Параллельная схема
 v1 1 0
 r1 2 0 10к
 r2 3 0 2k
 r3 4 0 1k
 vr1 1 2 постоянного тока 0
 vr2 1 3 постоянного тока 0
 vr3 1 4 постоянного тока 0
 .dc v1 9 9 1
 .print dc v (2,0) v (3,0) v (4,0)
 .print dc i (vr1) i (vr2) i (vr3)
 .конец
 

Запустив компьютерный анализ, мы получили следующие результаты (я снабдил распечатку описательными этикетками):

версия 1 в (2) в (3) в (4)
9.000E + 00 9.000E + 00 9.000E + 00 9.000E + 00
аккумулятор R1 напряжение R2 напряжение R3 напряжение

Напряжение

версия 1 я (vr1) я (vr2) я (vr3)
9.000E + 00 9.000E-04 4.500E-03 9.000E-03
аккумулятор R1 ток R2 текущий R3 ток

Напряжение

Эти значения действительно совпадают со значениями, вычисленными ранее по закону Ома: 0.9 мА для I R1 , 4,5 мА для I R2 и 9 мА для I R3 . При параллельном подключении, естественно, все резисторы имеют одинаковое падение напряжения на них (9 вольт, как у батареи).

Три правила параллельных цепей

Таким образом, параллельная цепь определяется как цепь, в которой все компоненты подключены между одним и тем же набором электрически общих точек. Другими словами, все компоненты подключены друг к другу через клеммы.Из этого определения следуют три правила параллельных цепей:

  • Все компоненты имеют одинаковое напряжение.
  • Сопротивления уменьшаются до меньшего общего сопротивления.
  • Токи ответвления в сумме равняются большему общему току.

Как и в случае с последовательными цепями, все эти правила находят корень в определении параллельной цепи. Если вы полностью понимаете это определение, то правила - не что иное, как сноски к определению.

ОБЗОР:

  • Компоненты в параллельной цепи имеют одинаковое напряжение: E Всего = E 1 = E 2 =. . . E n
  • Общее сопротивление в параллельной цепи на меньше , чем любое из отдельных сопротивлений: R Всего = 1 / (1 / R 1 + 1 / R 2 +.. 1 / R n )
  • Общий ток в параллельной цепи равен сумме токов отдельных ответвлений: I Всего = I 1 + I 2 +.. . Я н .

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Серия

и параллельные схемы - learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 53 Серия

и параллельные схемы

Простые схемы (состоящие всего из нескольких компонентов) обычно довольно просты для понимания новичками. Но, когда на вечеринку приходят другие компоненты, все может запутаться.Куда идет ток? Что делает напряжение? Можно ли это упростить для облегчения понимания? Не бойся, бесстрашный читатель. Ценная информация приводится ниже.

В этом руководстве мы сначала обсудим разницу между последовательными и параллельными схемами, используя схемы, содержащие самые основные компоненты - резисторы и батареи, - чтобы показать разницу между двумя конфигурациями. Затем мы рассмотрим, что происходит в последовательных и параллельных цепях, когда вы комбинируете компоненты разных типов, такие как конденсаторы и катушки индуктивности.

Рассмотрено в этом учебном пособии

  • Как выглядят конфигурации последовательной и параллельной цепей
  • Как пассивные компоненты действуют в этих конфигурациях
  • Как источник напряжения будет воздействовать на пассивные компоненты в этих конфигурациях

Рекомендуемая литература

Вы можете посетить эти учебные пособия по основным компонентам, прежде чем погрузиться в построение схем в этом учебном пособии.

Видео

Цепи серии

Узлы и текущий поток

Прежде чем мы углубимся в это, мы должны упомянуть, что такое узел .Ничего особенного, просто представление электрического соединения между двумя или более компонентами. Когда схема моделируется на схеме, эти узлы представляют собой провода между компонентами.

Пример схемы с четырьмя узлами уникального цвета.

Это полдела на пути к пониманию разницы между последовательным и параллельным. Нам также необходимо понять , как протекает ток по цепи. Ток течет от высокого напряжения к более низкому напряжению в цепи.Некоторое количество тока будет проходить по каждому пути, который может пройти, чтобы добраться до точки с наименьшим напряжением (обычно называемой землей). Используя приведенную выше схему в качестве примера, вот как будет течь ток, когда он проходит от положительной клеммы аккумулятора к отрицательной:

Ток (обозначенный синей, оранжевой и розовой линиями), протекающий по той же примерной схеме, что и выше. Разные токи обозначены разными цветами.

Обратите внимание, что в некоторых узлах (например, между 1 и 2 рэнд) ток на входе такой же, как на выходе.В других узлах (в частности, в трехстороннем переходе между R 2 , R 3 и R 4 ) основной (синий) ток разделяется на два разных. Это ключевое различие между последовательным и параллельным подключением!

Определение схем серии

Два компонента соединены последовательно, если они имеют общий узел и если через них протекает один и тот же ток . Вот пример схемы с тремя последовательными резисторами:

В указанной выше цепи есть только один способ протекания тока.Начиная с положительного полюса аккумуляторной батареи, ток сначала достигает 1 рандов. Оттуда ток пойдет прямо на 2 рандов, затем на 3 рандов и, наконец, обратно на отрицательную клемму аккумулятора. Обратите внимание, что у текущего есть только один путь. Эти компоненты включены последовательно.

Параллельные схемы

Определение параллельных цепей

Если компоненты совместно используют два общих узла , они работают параллельно.Вот пример схемы трех резисторов, подключенных параллельно к батарее:

От положительного полюса аккумуляторной батареи ток течет на 1 ... и 2 рандов, и 3 рандов. Узел, который подключает аккумулятор к R 1 , также подключен к другим резисторам. Другие концы этих резисторов аналогично связываются вместе, а затем снова подключаются к отрицательной клемме батареи. Существует три различных пути, по которым ток может пройти перед возвращением в батарею, и соответствующие резисторы считаются параллельными.

Если все последовательные компоненты имеют одинаковые токи, протекающие через них, все параллельные компоненты имеют одинаковое падение напряжения на них - series: current :: parallel: Voltage.

Совместная работа параллельных цепей и серии

Оттуда мы можем смешивать и сочетать. На следующем снимке мы снова видим три резистора и батарею. С положительной клеммы аккумуляторной батареи ток сначала достигает 1 рандов. Но на другой стороне R 1 узел разделяется, и ток может идти как на R 2 , так и на 3 R R.Затем токопроводящие дорожки через R 2 и R 3 снова связываются вместе, и ток возвращается к отрицательной клемме батареи.

В этом примере R 2 и R 3 идут параллельно друг другу, а R 1 идут последовательно с параллельной комбинацией R 2 и R 3 .

Расчет эквивалентных сопротивлений в последовательных цепях

Вот некоторая информация, которая может оказаться для вас более полезной.Когда мы соединяем резисторы таким образом, последовательно и параллельно, мы меняем способ протекания тока через них. Например, если у нас есть питание 10 В через 10 кОм; резистора, закон Ома гласит, что у нас протекает ток 1 мА.

Если потом поставить еще 10к & ом; резистор, включенный последовательно с первым и оставив питание без изменений, мы сократили ток вдвое, потому что сопротивление увеличилось вдвое.

Другими словами, есть только один путь для прохождения тока, и мы только усложнили прохождение тока.Насколько сложнее? 10к & Ом; + 10к & Ом; = 20 кОм ;. Вот как мы рассчитываем последовательно включенные резисторы - просто складываем их значения .

Если выразить это уравнение в более общем виде: полное сопротивление Н, - произвольное количество резисторов - это их общая сумма.

Расчет эквивалентных сопротивлений в параллельных цепях

А как насчет параллельных резисторов? Это немного сложнее, но ненамного.Рассмотрим последний пример, в котором мы начали с источника питания 10 В и 10 кОм; резистор, но на этот раз мы добавляем еще 10кОм; параллельно, а не последовательно. Теперь у тока есть два пути. Поскольку напряжение питания не изменилось, закон Ома гласит, что первый резистор по-прежнему будет потреблять 1 мА. Но то же самое и со вторым резистором, и теперь у нас есть в общей сложности 2 мА, поступающие от источника питания, что вдвое превышает первоначальный 1 мА. Это означает, что мы уменьшили общее сопротивление вдвое.

Пока можно сказать, что 10к & ом; || 10к & Ом; = 5 кОм; («||» примерно переводится как «параллельно»), у нас не всегда будет 2 одинаковых резистора.Что тогда?

Уравнение для добавления произвольного количества резисторов параллельно:

Если обратные значения вам не подходят, мы также можем использовать метод, называемый «произведение на сумму», когда у нас есть два параллельных резистора:

Однако этот метод подходит только для двух резисторов в одном вычислении. Мы можем объединить более 2 резисторов этим методом, взяв результат R1 || R2 и вычисление этого значения параллельно с третьим резистором (снова как произведение на сумму), но обратный метод может быть меньше работы.

Время эксперимента - Часть 1

Что вам понадобится:

Давайте проведем простой эксперимент, чтобы доказать, что все работает именно так, как мы говорим.

Во-первых, мы собираемся подключить 10 кОм; последовательно подключите резисторы и наблюдайте, как они складываются самым необычным образом. Используя макетную плату, поместите один 10 кОм; резистор, как показано на рисунке, и измерьте его мультиметром. Да, мы уже знаем, что на нем будет указано 10 кОм, но это то, что мы в бизнесе называем «проверкой работоспособности».Убедившись, что мир существенно не изменился с тех пор, как мы в последний раз смотрели на него, поместите еще один аналогично, но с выводами каждого резистора, электрически подключенными через макетную плату, и снова произведите измерения. Теперь измеритель должен показывать что-то близкое к 20 кОм.

Вы можете заметить, что сопротивление, которое вы измеряете, может быть не совсем таким, каким должно быть сопротивление резистора. Резисторы имеют определенный допуск , что означает, что они могут быть отключены на определенный процент в любом направлении.Таким образом, вы можете прочитать 9.99k & ohm; или 10.01кОм. Пока оно близко к правильному значению, все должно работать нормально.

Читателю следует продолжать это упражнение до тех пор, пока он не убедится, что знает, каков будет результат, прежде чем делать это снова, или у него закончатся резисторы, которые можно вставить в макет, в зависимости от того, что наступит раньше.

Время эксперимента - Часть 2

Теперь давайте попробуем это с резисторами в конфигурации параллельно .Поместите один 10 кОм; резистор в макетной плате, как и раньше (мы полагаем, что читатель уже считает, что один резистор 10 кОм будет измерять на мультиметре что-то близкое к 10 кОм). Теперь поместите второй 10k & ohm; резистор рядом с первым, следя за тем, чтобы выводы каждого резистора находились в электрически соединенных рядах. Но перед тем, как измерить комбинацию, вычислите, используя метод «произведение над суммой» или обратный метод, каким должно быть новое значение (подсказка: оно будет 5 кОм;).Затем измерьте. Это что-то близкое к 5к & ом ;? Если это не так, дважды проверьте отверстия, в которые вставлены резисторы.

Повторите упражнение с резисторами 3, 4 и 5. Расчетные / измеренные значения должны быть 3,33 кОм, 2,5 кОм; и 2кОм соответственно. Все ли получилось по плану? Если нет, вернитесь и проверьте свои соединения. Если это так, EXCELSIOR! Прежде чем продолжить, выпейте молочный коктейль. Ты заслужил это.

Практические правила для последовательных и параллельных резисторов

Есть несколько ситуаций, которые могут потребовать творческих комбинаций резисторов.Например, если мы пытаемся установить очень конкретное опорное напряжение, вам почти всегда понадобится очень конкретное соотношение резисторов, значения которых вряд ли будут «стандартными» значениями. И хотя мы можем получить очень высокую степень точности значений резисторов, мы, возможно, не захотим ждать X дней, необходимое для доставки чего-либо, или платить цену за нестандартные значения, отсутствующие на складе. Так что в крайнем случае мы всегда можем создать собственные номиналы резисторов.

Совет № 1: Равные резисторы, включенные параллельно

Добавление N резисторов с одинаковым номиналом R , включенных параллельно, дает нам R / N Ом.Допустим, нам нужен 2,5 кОм; резистор, но все, что у нас есть, это ящик, полный 10 кОм. Объединение четырех из них параллельно дает нам 10 кОм / 4 = 2,5 кОм.

Совет № 2: Допуск

Знайте, какую терпимость вы можете терпеть. Например, если вам нужен 3.2k & ohm; резистор, можно было поставить 3 10кОм; резисторы параллельно. Это даст вам 3,3 кОм, что составляет около 4% отклонения от необходимого значения. Но если схема, которую вы строите, должна иметь допуск ближе, чем 4%, мы можем измерить наш запас в 10 кОм, чтобы увидеть, какие из них являются самыми низкими значениями, потому что они также имеют допуск.По идее, если заначка 10к & ом; резисторы имеют допуск 1%, мы можем получить только 3,3 кОм. Но производители запчастей, как известно, допускают именно такого рода ошибки, поэтому стоит немного покопаться.

Совет № 3: Номинальная мощность при последовательном / параллельном подключении

Такая комбинация резисторов последовательно и параллельно работает и при номинальной мощности. Допустим, нам нужен 100 & Ом; резистор рассчитан на 2 Вт (Вт), но все, что у нас есть, это связка 1 кОм; резисторы на четверть ватта (Вт) (а сейчас 3 часа ночи, вся Mountain Dew исчезла, а кофе остыл).Вы можете объединить 10 Ом 1 кОм, чтобы получить 100 Ом; (1 кОм / 10 = 100 Ом), а номинальная мощность будет 10x0,25 Вт или 2,5 Вт. Не очень красиво, но это поможет нам завершить финальный проект и даже может принести нам дополнительные баллы за способность думать на ногах.

Нам нужно быть немного более осторожными, когда мы объединяем резисторы разных номиналов параллельно, когда речь идет об общем эквивалентном сопротивлении и номинальной мощности. Для читателя это должно быть совершенно очевидно, но ...

Совет № 4: Разные резисторы параллельно

Суммарное сопротивление двух резисторов разного номинала всегда меньше, чем резистор наименьшего номинала.Читатель будет поражен тем, сколько раз кто-то объединяет значения в своей голове и приходит к значению, которое находится посередине между двумя резисторами (1 кОм || 10 кОм; НЕ равняется чему-либо около 5 кОм ;!). Общее параллельное сопротивление всегда будет приближаться к резистору с наименьшим значением. Сделайте себе одолжение и прочитайте совет №4 10 раз.

Совет № 5: Параллельное рассеивание мощности

Мощность, рассеиваемая при параллельной комбинации резисторов разных номиналов, не распределяется между резисторами равномерно, поскольку токи не равны.Используя предыдущий пример (1k & ohm; || 10k & ohm;), мы видим, что 1k & ohm; будет потреблять в 10 раз больше тока 10 кОм. Поскольку закон Ома гласит, что мощность = напряжение x ток, отсюда следует, что 1 кОм; резистор рассеивает в 10 раз мощность, превышающую 10 кОм.

В конечном счете, уроки советов 4 и 5 заключаются в том, что мы должны уделять больше внимания тому, что мы делаем при параллельном соединении резисторов разного номинала. Но советы 1 и 3 предлагают несколько удобных ярлыков, когда значения совпадают.

Конденсаторы серии

и параллельные

Объединение конденсаторов аналогично объединению резисторов ... только наоборот. Как бы странно это ни звучало, это абсолютная правда. Почему это могло быть?

Конденсатор - это всего лишь две пластины, расположенные очень близко друг к другу, и его основная функция - удерживать целую группу электронов. Чем больше значение емкости, тем больше электронов она может удерживать. Если размер пластин увеличивается, емкость увеличивается, потому что физически больше места для электронов, чтобы болтаться.А если пластины раздвинуть дальше друг от друга, емкость падает, потому что напряженность электрического поля между ними уменьшается с увеличением расстояния.

Теперь предположим, что у нас есть два конденсатора по 10 мкФ, соединенных последовательно, и предположим, что они оба заряжены и готовы к разрядке в друга, сидящего рядом с вами.

Помните, что в последовательной цепи есть только один путь для прохождения тока. Отсюда следует, что количество электронов, выходящих из колпачка внизу, будет таким же, как и количество электронов, выходящих из колпачка наверху.Значит, емкость не увеличилась?

На самом деле все еще хуже. Поместив конденсаторы последовательно, мы эффективно раздвинули пластины дальше друг от друга, потому что расстояние между пластинами двух конденсаторов складывается. Так что у нас нет 20 мкФ или даже 10 мкФ. У нас 5 мкФ. Результатом этого является то, что мы добавляем значения последовательного конденсатора так же, как мы добавляем значения параллельного резистора. И метод «произведение над суммой», и метод взаимности действительны для последовательного добавления конденсаторов.

Может показаться, что нет смысла добавлять конденсаторы последовательно. Но следует отметить, что мы получили вдвое большее напряжение (или номинальное напряжение). Как и в случае с батареями, когда мы соединяем конденсаторы последовательно, напряжения складываются.

Добавление конденсаторов параллельно похоже на добавление резисторов последовательно: значения просто складываются, никаких уловок. Почему это? Их параллельное расположение эффективно увеличивает размер пластин без увеличения расстояния между ними.Чем больше площадь, тем больше емкость. Простой.

Время эксперимента - Часть 3

Что вам понадобится:

Давайте посмотрим, как работают конденсаторы, соединенные последовательно и параллельно. Это будет немного сложнее, чем примеры резисторов, потому что измерить емкость напрямую мультиметром труднее.

Давайте сначала поговорим о том, что происходит, когда конденсатор заряжается с нуля вольт. Когда ток начинает идти в один из выводов, равное количество тока выходит из другого.А если последовательно с конденсатором нет сопротивления, может быть довольно большой ток. В любом случае ток течет до тех пор, пока конденсатор не начнет заряжаться до значения приложенного напряжения, и медленнее будет стекать, пока напряжения не станут равными, когда ток полностью прекратится.

Как указано выше, потребляемый ток может быть довольно большим, если нет сопротивления последовательно с конденсатором, а время зарядки может быть очень коротким (например, миллисекунды или меньше). Для этого эксперимента мы хотим иметь возможность наблюдать за зарядом конденсатора, поэтому мы собираемся использовать 10 кОм; резистор, включенный последовательно, чтобы замедлить действие до точки, где мы его легко увидим.Но сначала нам нужно поговорить о том, что такое постоянная времени RC.

В приведенном выше уравнении говорится, что одна постоянная времени в секундах (называемая тау) равна сопротивлению в омах, умноженному на емкость в фарадах. Простой? Нет? Продемонстрируем на следующей странице.

Время эксперимента - часть 3, продолжение ...

Для первой части этого эксперимента мы собираемся использовать один резистор 10 кОм и один резистор 100 мкФ (что равно 0,0001 фарад). Эти две части создают постоянную времени в 1 секунду:

При зарядке нашего конденсатора 100 мкФ через 10 кОм; резистора, мы можем ожидать, что напряжение на цоколе вырастет примерно до 63% от напряжения питания за 1 постоянную времени, которая составляет 1 секунду.После 5 постоянных времени (в данном случае 5 секунд) конденсатор заряжается примерно на 99% до напряжения питания, и он будет следовать кривой заряда, похожей на график ниже.

Теперь, когда мы это знаем, мы собираемся подключить схему, показанную на схеме (убедитесь, что полярность на этом конденсаторе правильная!).

С помощью нашего мультиметра, установленного для измерения вольт, проверьте выходное напряжение батареи при включенном переключателе. Это наше напряжение питания, и оно должно быть около 4.5В (будет немного больше, если батарейки новые). Теперь подключите схему, убедившись, что переключатель на батарейном блоке находится в положении «ВЫКЛ», прежде чем вставлять его в макетную плату. Также позаботьтесь о том, чтобы красный и черный провода были в нужных местах. Если это более удобно, вы можете использовать зажимы из крокодиловой кожи, чтобы прикрепить измерительные щупы к ножкам конденсатора для измерения (вы также можете немного раздвинуть эти ножки, чтобы упростить задачу).

Когда мы убедимся, что схема выглядит правильно, а наш счетчик включен и настроен на считывание вольт, переведите переключатель на батарейном блоке в положение «ON».Примерно через 5 секунд показания счетчика должны быть довольно близкими к напряжению аккумуляторной батареи, что демонстрирует, что уравнение верное, и мы знаем, что делаем. Теперь выключите выключатель. Он все еще довольно хорошо держит это напряжение, не так ли? Это потому, что ток не может разрядить конденсатор; у нас разомкнутая цепь. Для разряда конденсатора можно использовать еще один резистор на 10 кОм параллельно. Примерно через 5 секунд он вернется к почти нулевому значению.

Experiment Time - Часть 3, и даже больше...

Теперь мы переходим к интересным моментам, начиная с последовательного соединения двух конденсаторов. Помните, что мы сказали, что результат будет аналогичен параллельному соединению двух резисторов. Если это так, мы можем ожидать (используя соотношение произведения к сумме)

Что это будет делать с нашей постоянной времени?

Имея это в виду, подключите другой конденсатор последовательно с первым, убедитесь, что измеритель показывает ноль вольт (или около того), и переведите переключатель в положение «ON».Зарядка до напряжения аккумуляторной батареи занимала примерно половину времени? Это потому, что емкость вдвое меньше. Электронный бензобак стал меньше, поэтому на его зарядку уходит меньше времени. Для этого эксперимента предлагается третий конденсатор, просто чтобы доказать это, но мы держим пари, что читатель сможет увидеть надпись на стене.

Теперь мы попробуем подключить конденсаторы параллельно, вспомнив, что мы говорили ранее, что это будет похоже на последовательное добавление резисторов. Если это правда, то мы можем ожидать 200 мкФ, верно? Тогда наша постоянная времени станет

.

Это означает, что теперь потребуется около 10 секунд, чтобы увидеть, как параллельные конденсаторы заряжаются до напряжения питания 4.5В.

Для доказательства начнем с нашей исходной схемы из одного 10 кОм; последовательно подключены резистор и один конденсатор емкостью 100 мкФ, как показано на первой схеме этого эксперимента. Мы уже знаем, что конденсатор заряжается примерно за 5 секунд. Теперь подключите второй конденсатор параллельно. Убедитесь, что показания измерителя близки к нулю (разрядите через резистор, если он не показывает нулевое значение), и переведите переключатель на батарейном блоке в положение «ON». Нужно много времени, не правда ли? Разумеется, мы увеличили размер электронного бензобака, и теперь на его заполнение уходит больше времени.Чтобы убедиться в этом, попробуйте добавить третий конденсатор емкостью 100 мкФ и понаблюдайте, как он заряжается в течение долгого времени.

Катушки индуктивности серии

и параллельные

Катушки индуктивности серии

и параллельные

Случаи, когда индукторы необходимо добавлять последовательно или параллельно, довольно редки, но не редкость. В любом случае, давайте рассмотрим их для полноты картины.

Вкратце, они складываются так же, как и резисторы, то есть они складываются со знаком плюс, когда соединены последовательно, и с превышением произведения при параллельном соединении.Сложность возникает, когда они размещаются близко друг к другу, чтобы иметь взаимодействующие магнитные поля, намеренно или нет. По этой причине предпочтительнее иметь один компонент, чем два или более, хотя большинство индукторов экранированы для предотвращения взаимодействия магнитных полей.

В любом случае достаточно сказать, что они добавляют, как резисторы. Дополнительная информация о катушках индуктивности выходит далеко за рамки этого руководства.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь, когда вы знакомы с основами последовательных и параллельных цепей, почему бы не ознакомиться с некоторыми из этих руководств?

  • Делители напряжения - Одна из самых основных и повторяющихся схем - это делитель напряжения.Это схема, которая действительно основана на концепциях, рассмотренных в этом руководстве.
  • Что такое Ардуино? - Теперь, когда у вас есть основы схем, вы можете перейти непосредственно к изучению микроконтроллеров с одной из самых популярных платформ: Arduino.
  • Основы работы с коммутатором
  • - В этом руководстве мы говорили о некоторых основных элементах схемы, но это не был один из них. Переключатели являются важным компонентом практически в каждом электронном проекте.Узнайте все о переключателях в этом руководстве
  • Шитье проводящей нитью - схемы не обязательно должны состоять из макетов и проводов. Электронный текстиль использует токопроводящую нить для вшивания светильников и другой электроники в одежду или другую ткань.

Учебное пособие по физике: Параллельные схемы

Как упоминалось в предыдущем разделе Урока 4, два или более электрических устройства в цепи могут быть соединены последовательным или параллельным соединением. Когда все устройства соединены с использованием параллельных соединений, схема называется параллельной цепью .В параллельной схеме каждое устройство помещается в свою отдельную ветвь . Наличие ответвлений означает, что существует несколько путей, по которым заряд может проходить через внешнюю цепь. Каждый заряд, проходящий через контур внешней цепи, будет проходить через единственный резистор, присутствующий в одной ветви. Прибыв в место разветвления или узел, плата делает выбор относительно того, через какую ветвь пройти на обратном пути к терминалу с низким потенциалом.

Краткое сравнение и контраст между последовательными и параллельными цепями было сделано в предыдущем разделе Урока 4. В этом разделе было подчеркнуто, что добавление большего количества резисторов в параллельную цепь приводит к довольно неожиданному результату - уменьшению общего сопротивления. . Поскольку существует несколько путей, по которым может протекать заряд, добавление еще одного резистора в отдельную ветвь обеспечивает еще один путь, по которому заряд может проходить через основную область сопротивления в цепи.Это уменьшенное сопротивление в результате увеличения количества ветвей будет иметь эффект увеличения скорости, с которой течет заряд (также известной как ток). Чтобы сделать этот довольно неожиданный результат более разумным, была введена аналогия с платными дорогами. Плата за проезд - это основное место сопротивления автомобильному потоку на платной дороге. Добавление дополнительных пунктов сбора платы за проезд в пределах их собственного отделения на платной дороге обеспечит больше путей для автомобилей, проезжающих через станцию ​​сбора платы за проезд. Эти дополнительные пункты пропуска снизят общее сопротивление потоку автомобилей и увеличат скорость их движения.

Текущий

Скорость, с которой заряд проходит через цепь, называется током. Заряд НЕ накапливается и не начинает накапливаться в любом заданном месте, так что ток в одном месте больше, чем в других местах. Заряд НЕ расходуется резисторами таким образом, что в одном месте ток меньше, чем в другом. В параллельной схеме заряд делит на отдельные ветви, так что в одной ветви может быть больше тока, чем в другой.Тем не менее, если брать в целом, общая сумма тока во всех ветвях при сложении равна величине тока в местах за пределами ветвей. Правило, что ток везде одинаковый все еще работает, только с закруткой. Сила тока вне ветвей равна сумме токов в отдельных ветвях. Это все еще та же величина тока, только разделенная на несколько путей.

В форме уравнения этот принцип можно записать как

I итого = I 1 + I 2 + I 3 +...

, где I всего - общая сумма тока вне ветвей (и в батарее), а I 1 , I 2 и I 3 представляют ток в отдельных ветвях цепи.

В этом блоке широко использовалась аналогия между расходом заряда и расходом воды. Еще раз вернемся к аналогии, чтобы проиллюстрировать, как сумма текущих значений в ветвях равна сумме вне ветвей.Поток заряда в проводах аналогичен потоку воды в трубах. Рассмотрим приведенные ниже схемы, на которых поток воды в трубах делится на отдельные ответвления. В каждом узле (место разветвления) вода проходит двумя или более отдельными путями. Скорость, с которой вода поступает в узел (измеряется в галлонах в минуту), будет равна сумме расходов в отдельных ветвях за пределами узла. Точно так же, когда две или более ветви подаются в узел, скорость, с которой вода вытекает из узла, будет равна сумме расходов в отдельных ветвях, которые подаются в узел.

Тот же принцип разделения потока применяется к электрическим цепям. Скорость, с которой заряд поступает в узел, равна сумме расходов в отдельных ветвях за пределами узла. Это проиллюстрировано в приведенных ниже примерах. В примерах вводится новый символ схемы - буква A, заключенная в круг. Это символ амперметра - устройства, используемого для измерения силы тока в определенной точке. Амперметр способен измерять ток, оказывая при этом незначительное сопротивление потоку заряда.

На диаграмме A показаны два резистора, подключенных параллельно узлам в точках A и B. Заряд течет в точку A со скоростью 6 ампер и делится на два пути - один через резистор 1, а другой через резистор 2. Ток в ветви с резистором 1 - 2 ампера, а ток в ветви с резистором 2 - 4 ампера. После того, как эти две ветви снова встретятся в точке B, чтобы сформировать единую линию, ток снова станет равным 6 ампер. Таким образом, мы видим, что принцип, согласно которому ток вне ветвей равен сумме тока в отдельных ветвях, справедлив.

I всего = I 1 + I 2

6 ампер = 2 ампера + 4 ампера

Схема B выше может быть немного сложнее, если три резистора расположены параллельно. На схеме обозначены четыре узла, обозначенные буквами A, B, C и D. Заряд течет в точку A со скоростью 12 ампер и делится на два пути: один проходит через резистор 1, а другой направляется к точке B (и резисторам 2). и 3). 12 ампер тока делятся на 2-амперную (через резистор 1) и 10-амперную (в направлении точки B).В точке B происходит дальнейшее разделение потока на два пути - один через резистор 2, а другой через резистор 3. Ток в 10 ампер, приближающийся к точке B, делится на 6-амперный канал (через резистор 2) и 4-канальный. -амперный тракт (через резистор 3). Таким образом, видно, что значения тока в трех ветвях составляют 2 ампера, 6 ампер и 4 ампера, и что сумма значений тока в отдельных ветвях равна току вне ветвей.

I всего = I 1 + I 2 + I 3

12 ампер = 2 ампер + 6 ампер + 4 ампер

Анализ потока в точках C и D также может быть проведен, и будет замечено, что сумма расходов потока в этих точках равна скорости потока, находящейся непосредственно за этими точками.

Эквивалентное сопротивление

Фактическая величина тока всегда изменяется обратно пропорционально величине общего сопротивления. Существует четкая взаимосвязь между сопротивлением отдельных резисторов и общим сопротивлением набора резисторов. Чтобы исследовать эту взаимосвязь, давайте начнем с простейшего случая, когда два резистора помещены в параллельные ветви, каждый из которых имеет одинаковое значение сопротивления 4 Ом.Поскольку схема предлагает два равных пути для потока заряда, только половина заряда выберет для прохождения через данную ветвь. В то время как каждая отдельная ветвь предлагает сопротивление 4 Ом любому заряду, который проходит через нее, только половина всего заряда, протекающего по цепи, будет встречать сопротивление 4 Ом этой отдельной ветви. Таким образом, что касается батареи, которая накачивает заряд, наличие двух параллельно подключенных резисторов 4 Ом было бы эквивалентно наличию одного резистора 2 Ом в цепи.Таким же образом, наличие двух параллельно подключенных резисторов сопротивлением 6 Ом было бы эквивалентно наличию в цепи одного резистора сопротивлением 3 Ом. А наличие двух параллельных резисторов 12 Ом было бы эквивалентно наличию в цепи одного резистора 6 Ом.

Теперь давайте рассмотрим другой простой случай, когда три резистора включены параллельно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление 6 Ом. При трех равных путях прохождения заряда через внешнюю цепь только одна треть заряда будет проходить через данную ветвь.Каждая отдельная ветвь обеспечивает сопротивление 6 Ом проходящему через нее заряду. Однако тот факт, что только одна треть заряда проходит через определенную ветвь, означает, что общее сопротивление цепи составляет 2 Ом. Что касается батареи, которая нагнетает заряд, наличие трех параллельных резисторов 6 Ом было бы эквивалентно наличию одного резистора 2 Ом в цепи. Таким же образом, наличие трех параллельно подключенных резисторов сопротивлением 9 Ом было бы эквивалентно наличию в цепи одного резистора сопротивлением 3 Ом.А наличие трех параллельных резисторов 12 Ом было бы эквивалентно наличию одного резистора 4 Ом в цепи.

Это концепция эквивалентного сопротивления. Эквивалентное сопротивление схемы - это величина сопротивления, которая потребуется одному резистору, чтобы сравняться с общим эффектом от набора резисторов, присутствующих в схеме. Для параллельных цепей математическая формула для вычисления эквивалентного сопротивления ( R экв. ) составляет

. 1 / R экв. = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3 +...

, где R 1 , R 2 и R 3 - значения сопротивления отдельных резисторов, подключенных параллельно. Приведенные выше примеры можно рассматривать как простые случаи, в которых все пути обладают одинаковым сопротивлением отдельному заряду, который проходит через них. Приведенные выше простые случаи были выполнены без использования уравнения. Тем не менее, уравнение подходит как для простых случаев, когда резисторы ответвления имеют одинаковые значения сопротивления, так и для более сложных случаев, когда резисторы ответвления имеют разные значения сопротивления.Например, рассмотрим применение уравнения к одному простому и одному сложному случаю ниже.

Случай 1 : Три резистора 12 Ом включены параллельно

1 / R экв. = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3

1 / R экв. = 1 / (12 Ом) + 1 / (12 Ом) + 1 / (12 Ом)

Использование калькулятора ...

1 / R экв. = 0,25 Ом -1

R экв = 1 / (0,25 Ом -1 )

R экв. = 4,0 Ом

Случай 2 : резисторы 5,0 Ом, 7,0 Ом и 12 Ом включены параллельно

1 / R экв. = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3

1 / R экв. = 1 / (5.0 Ом) + 1 / (7,0 Ом) + 1 / (12 Ом)

Использование калькулятора ...

1 / R экв. = 0,42619 Ом-1

R экв = 1 / (0,42619 Ом -1 )

R экв. = 2,3 Ом


Ваша очередь попробовать

Нужно больше практики? Используйте Два параллельных резистора виджет ниже, чтобы попробовать некоторые дополнительные проблемы.Введите любые два желаемых значения сопротивления. Используйте свой калькулятор, чтобы определить значения рэндов и рэндов. Затем нажмите кнопку Отправить , чтобы проверить свои ответы. Попробуйте столько раз, сколько хотите, с разными значениями сопротивления.

Падения напряжения для параллельных ветвей

В разделе «Схемы» учебного пособия «Физический класс» подчеркивалось, что любое повышение напряжения, полученное за счет заряда в батарее, теряется из-за заряда, когда он проходит через резисторы внешней цепи.Общее падение напряжения во внешней цепи равно увеличению напряжения при прохождении заряда через внутреннюю цепь. В параллельной схеме заряд не проходит через каждый резистор; скорее, он проходит через единственный резистор. Таким образом, полное падение напряжения на этом резисторе должно соответствовать напряжению батареи. Не имеет значения, проходит ли заряд через резистор 1, резистор 2 или резистор 3, падение напряжения на резисторе, которое выбирает для прохождения, должно равняться напряжению батареи.В форме уравнения этот принцип можно было бы выразить как

В аккумулятор = В 1 = В 2 = В 3 = ...

Если три резистора размещены в параллельных ветвях и питаются от 12-вольтовой батареи, то падение напряжения на каждом из трех резисторов составляет 12 вольт. Заряд, протекающий по цепи, встретит только один из этих трех резисторов и, таким образом, столкнется с одним падением напряжения на 12 вольт.

Диаграммы электрических потенциалов были представлены в Уроке 1 этого устройства и впоследствии использовались для иллюстрации последовательных падений напряжения, происходящих в последовательных цепях.Диаграмма электрических потенциалов - это концептуальный инструмент для представления разности электрических потенциалов между несколькими точками электрической цепи. Рассмотрим приведенную ниже принципиальную схему и соответствующую диаграмму электрических потенциалов.

Как показано на диаграмме электрического потенциала, все позиции A, B, C, E и G имеют высокий электрический потенциал. Один заряд выбирает только один из трех возможных путей; таким образом, в позиции B один заряд будет двигаться к точкам C, E или G, а затем пройдет через резистор, находящийся в этой ветви.Заряд не теряет свой высокий потенциал до тех пор, пока не пройдет через резистор, либо от C к D, от E к F или от G к H. После того, как он пройдет через резистор, заряд вернется почти до 0 вольт и вернется к отрицательному значению. клемму аккумуляторной батареи для повышения ее напряжения. В отличие от последовательных цепей, заряд в параллельной цепи встречает единственное падение напряжения на своем пути через внешнюю цепь.

Ток через данную ветвь можно предсказать, используя уравнение закона Ома, падение напряжения на резисторе и сопротивление резистора.Поскольку падение напряжения на каждом резисторе одинаково, фактором, определяющим, что резистор имеет наибольший ток, является сопротивление. Резистор с наибольшим сопротивлением испытывает наименьший ток, а резистор с наименьшим сопротивлением - наибольший ток. В этом смысле можно сказать, что заряд (как и люди) выбирает путь наименьшего сопротивления. В форме уравнения это может быть указано как

I 1 = Δ V 1 / R 1 I 2 = Δ V 2 / R 2 I 3 = Δ V 3 / R 3

Этот принцип иллюстрируется схемой, показанной ниже.Произведение I • R одинаково для каждого резистора (и равно напряжению батареи). Тем не менее, ток у каждого резистора разный. Ток наибольший там, где сопротивление наименьшее, и ток наименьший, где сопротивление наибольшее.

Математический анализ параллельных цепей

Приведенные выше принципы и формулы могут использоваться для анализа параллельной цепи и определения значений тока и разности электрических потенциалов на каждом из резисторов в параллельной цепи.Их использование будет продемонстрировано математическим анализом схемы, показанной ниже. Цель состоит в том, чтобы использовать формулы для определения эквивалентного сопротивления цепи (R eq ), тока через батарею (I до ), а также падений напряжения и тока для каждого из трех резисторов.

Анализ начинается с использования значений сопротивления отдельных резисторов для определения эквивалентного сопротивления цепи.

1 / R экв. = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3 = (1/17 Ω) + (1/12 Ω) + (1/11 Ω)

1 / R экв = 0.23306 Ом -1

R экв. = 1 / (0,23306 Ом -1 )

R экв. = 4,29 Ом

(округлено от 4,29063 Ом)

Теперь, когда известно эквивалентное сопротивление, ток в батарее можно определить с помощью уравнения закона Ома. При использовании уравнения закона Ома (ΔV = I • R) для определения тока в батарее важно использовать напряжение батареи для ΔV и эквивалентное сопротивление для R.Расчет показан здесь:

I до = ΔV аккумулятор / R экв = (60 В) / (4,29063 Ом)

I до = 14,0 А

(округлено от 13,98396 А)

Напряжение батареи 60 В представляет собой усиление электрического потенциала за счет заряда, проходящего через батарею. Заряд теряет такое же количество электрического потенциала при любом прохождении через внешнюю цепь.То есть падение напряжения на каждом из трех резисторов такое же, как и напряжение, полученное в батарее:

ΔV аккумулятор = ΔV 1 = ΔV 2 = ΔV 3 = 60 В

Осталось определить три значения - ток каждого отдельного резистора. Закон Ома снова используется для определения значений тока для каждого резистора - это просто падение напряжения на каждом резисторе (60 В), деленное на сопротивление каждого резистора (указанное в формулировке задачи).Расчеты показаны ниже.

I 1 = ΔV 1 / R 1

I 1 = (60 В) / (17 Ом)

I 1 = 3,53 А

I 2 = ΔV 2 / R 2

I 2 = (60 В) / (12 Ом)

I 2 = 5,00 А

I 3 = ΔV 3 / R 3

I 3 = (60 В) / (11 Ом)

Я 3 = 5.45 А

Для проверки точности выполненных математических расчетов целесообразно проверить, удовлетворяют ли вычисленные значения принципу, согласно которому сумма значений тока для каждого отдельного резистора равна общему току в цепи (или в батарее). . Другими словами, I - = I 1 + I 2 + I 3 ?

Я до = Я 1 + Я 2 + Я 3 ?

Из 14.0 ампер = 3,53 ампер + 5,00 ампер + 5,45 ампер?

14,0 А = 13,98 А?

Да !!

(Разница в 0,02 ампера - это просто результат предыдущего округления значения I до от 13,98.)

Математический анализ этой параллельной цепи включал смесь концепций и уравнений. Как это часто бывает в физике, отделение понятий от уравнений при принятии решения физической проблемы является опасным актом.Здесь необходимо учитывать концепции, согласно которым падение напряжения на каждом из трех резисторов равно напряжению батареи и что сумма тока в каждом резисторе равна общему току. Эти представления необходимы для завершения математического анализа. В следующей части Урока 4 будут исследованы комбинированные или составные схемы, в которых одни устройства включены параллельно, а другие - последовательно.

Создавайте, решайте и проверяйте свои собственные проблемы с помощью виджета Equivalent Resistance ниже.Создайте себе проблему с любым количеством резисторов и любыми номиналами. Решать проблему; затем нажмите кнопку «Отправить», чтобы проверить свой ответ.

Мы хотели бы предложить ... Зачем просто читать об этом и когда можно с этим взаимодействовать? Взаимодействовать - это именно то, что вы делаете, когда используете одно из интерактивных материалов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного средства построения цепей постоянного тока.Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Построитель цепей постоянного тока предоставляет учащемуся набор для построения виртуальных цепей. Вы можете легко перетащить источники напряжения, резисторы и провода на рабочее место, расположить и подключить их так, как вам нужно. Вольтметры и амперметры позволяют измерять падение тока и напряжения. Нажатие на резистор или источник напряжения позволяет изменять сопротивление или входное напряжение. Это просто. Это весело. И это безопасно (если вы не используете его в ванне).


Проверьте свое понимание

1. По мере того, как в цепь добавляется все больше и больше резисторов, эквивалентное сопротивление цепи ____________ (увеличивается, уменьшается), а общий ток цепи ____________ (увеличивается, уменьшается).

2.Три одинаковых лампочки подключены к D-ячейке, как показано ниже. P, Q, X, Y и Z обозначают местоположения вдоль цепи. Какое из следующих утверждений верно?

а. Ток в точке Y больше, чем ток в точке Q.

г. Ток на Y больше, чем на P.

.

г. Ток в точке Y больше, чем ток в точке Z.

г. Ток в точке P больше, чем ток в точке Q.

.

e.Ток на Q больше, чем на P.

.

ф. Сила тока одинакова во всех местах.

3. Три одинаковые лампочки подключены к D-ячейке, как показано ниже. P, Q, X, Y и Z обозначают местоположения вдоль цепи. В каком месте (ах), если таковые имеются, будет ток ...

а. ... так же, как у X?

г.... такой же, как у Q?

г. ... так же, как у Y?

г. ... меньше, чем у Q?

e. ... меньше, чем у P?

ф. ... вдвое больше, чем у Z?

г. ... в три раза больше, чем в Y?

4. Какие изменения можно внести в схему ниже, чтобы уменьшить ток в ячейке? Перечислите все подходящие варианты.

а. Увеличьте сопротивление лампы X.

г. Уменьшите сопротивление лампы X.

.

г. Увеличьте сопротивление лампы Z.

.

г. Уменьшите сопротивление лампы Z.

.

e. Увеличьте напряжение ячейки (как-нибудь).

ф. Уменьшите напряжение ячейки (как-нибудь).

г. Снять лампу Y.

.

5.Аккумулятор на 12 В, резистор на 12 Ом и резистор на 4 Ом подключаются, как показано на рисунке. Ток в резисторе 12 Ом равен ____ току в резисторе 4 Ом.

а. 1/3

г. 1/2

г. 2/3

г. то же, что

e.1,5 раза

ф. дважды

г. трижды

ч. четыре раза


6. Аккумулятор 12 В, резистор на 12 Ом и резистор на 4 Ом подключены, как показано.Падение напряжения на резисторе 12 Ом равно ____ падению напряжения на резисторе 4 Ом.

а. 1/3

г. 1/2

г. 2/3

г. то же, что

e. 1,5 раза

ф.дважды

г. трижды

ч. четыре раза

7. Аккумулятор на 12 В и резистор на 12 Ом подключаются, как показано на схеме. Резистор на 6 Ом добавлен к резистору на 12 Ом, чтобы создать цепь Y, как показано.Падение напряжения на резисторе 6 Ом в цепи Y равно ____ падению напряжения на резисторе в цепи X.

а. больше, чем

г. меньше

г. то же, что

8. Используйте свое понимание эквивалентного сопротивления, чтобы заполнить следующие утверждения:

а. Два резистора сопротивлением 6 Ом, помещенные параллельно, обеспечат сопротивление, эквивалентное сопротивлению одного резистора _____ Ом.

г. Три резистора 6 Ом, помещенные параллельно, обеспечат сопротивление, эквивалентное одному резистору _____ Ом.

г. Три резистора сопротивлением 8 Ом, помещенные параллельно, обеспечат сопротивление, эквивалентное сопротивлению одного резистора _____ Ом.

г. Три резистора с сопротивлением 2 Ом, 4 Ом и 6 Ом размещены параллельно. Они обеспечили бы сопротивление, эквивалентное одному резистору _____ Ом.

e. Три резистора с сопротивлением 5 Ом, 6 Ом и 7 Ом размещены параллельно.Они обеспечили бы сопротивление, эквивалентное одному резистору _____ Ом.

ф. Три резистора с сопротивлением 12 Ом, 6 Ом и 21 Ом размещены параллельно. Они обеспечили бы сопротивление, эквивалентное одному резистору _____ Ом.

9. На основании ваших ответов на вышеуказанный вопрос заполните следующую формулировку:

Общее или эквивалентное сопротивление трех параллельно включенных резисторов будет _____.

а. больше, чем сопротивление самого большого значения R.

г. меньше, чем сопротивление наименьшего значения R из трех.

г. где-то между наименьшим значением R и наибольшим значением R.

г. ... бред какой то! Такого обобщения сделать нельзя. Результаты меняются.

10. Три резистора включены параллельно.При размещении в цепи с источником питания 12 В. Определите эквивалентное сопротивление, полный ток цепи, падение напряжения и ток в каждом резисторе.


Характеристики параллельной цепи

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор S. Hussain Ather

Элементы схемы электрических цепей могут быть расположены последовательно или параллельно.В последовательных цепях элементы соединяются с помощью одной и той же ветви, которая пропускает электрический ток через каждую из них один за другим. В параллельных цепях элементы имеют свои отдельные ответвления. В этих цепях ток может проходить по разным путям.

Поскольку ток может проходить по разным путям в параллельной цепи, ток не является постоянным во всей параллельной цепи. Вместо этого для ветвей, которые соединены параллельно друг с другом, падение напряжения или потенциала на каждой ветви является постоянным.Это связано с тем, что ток распределяется по каждой ветви в количестве, обратно пропорциональном сопротивлению каждой ветви. Это приводит к тому, что ток становится наибольшим там, где сопротивление наименьшее, и наоборот.

Эти качества позволяют параллельным цепям пропускать заряд по двум или более путям, что делает его стандартным кандидатом в домах и электрических устройствах через стабильную и эффективную систему питания. Он позволяет электричеству течь через другие части цепи, когда какая-либо часть повреждена или сломана, и они могут равномерно распределять мощность по разным зданиям.Эти характеристики можно продемонстрировать на схеме и на примере параллельной цепи.

Схема параллельной цепи

••• Сайед Хуссейн Атер

На схеме параллельной цепи вы можете определить поток электрического тока, создав потоки электрического тока от положительного конца батареи к отрицательному. Положительный конец обозначен плюсом на источнике напряжения, а отрицательный -.

По мере прохождения тока по ветвям параллельной цепи помните, что весь ток, входящий в один узел или точку в цепи, должен равняться всему току, выходящему или выходящему из этой точки.Также имейте в виду, что падение напряжения вокруг любого замкнутого контура в цепи должно равняться нулю. Эти два утверждения представляют собой законы цепей Кирхгофа .

Характеристики параллельной цепи

В параллельных цепях используются ответвления, которые позволяют току проходить по разным маршрутам в цепи. Ток проходит от положительного конца батареи или источника напряжения к отрицательному. Напряжение остается постоянным по всей цепи, в то время как ток изменяется в зависимости от сопротивления каждой ветви.

Примеры параллельных цепей

Чтобы найти полное сопротивление резисторов, установленных параллельно друг другу, используйте формулу

\ frac {1} {R_ {total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ frac {1} {R_3} + ... + \ frac {1} {R_n}

, в котором сопротивление каждого резистора суммируется в правой части уравнения. На приведенной выше диаграмме общее сопротивление в омах (Ом) можно рассчитать следующим образом:

  1. 1 / R всего = 1/5 Ом + 1/6 Ом + 1/10 Ом
  2. 1 / R всего = 6/30 Ом + 5/30 Ом + 3/30 Ом
  3. 1 / R всего = 14/30 Ом
  4. R всего = 15/7 Ом или около 2.14 Ом

Обратите внимание, что вы можете «перевернуть» обе стороны уравнения с шага 3 на шаг 4 только тогда, когда есть только один член с обеих сторон уравнения (в данном случае 1 / R всего Слева и 14/30 Ом справа).

После того, как вы рассчитали сопротивление, ток и напряжение, можно рассчитать по закону Ома V = I / R , в котором V - напряжение, измеренное в вольтах, I - ток, измеренный в амперах. , а R - сопротивление в Ом.В параллельных цепях сумма токов, протекающих по каждому пути, является полным током от источника. Ток на каждом резисторе в цепи можно рассчитать, умножив напряжение на сопротивление резистора. Напряжение остается постоянным по всей цепи, поэтому напряжение является напряжением батареи или источника напряжения.

Параллельная и последовательная цепь

••• Syed Hussain Ather

В последовательных цепях ток постоянен на всем протяжении, падение напряжения зависит от сопротивления каждого резистора, а общее сопротивление складывается из каждого отдельного резистора.В параллельных цепях напряжение постоянно, ток зависит от каждого резистора, а величина, обратная величине общего сопротивления, является суммой величин, обратных величине каждого отдельного резистора.

Конденсаторы и катушки индуктивности могут использоваться для изменения заряда в последовательной и параллельной цепях с течением времени. В последовательной цепи общая емкость схемы (заданная переменной C ), потенциал конденсатора для накопления заряда с течением времени, является обратной суммой обратных величин каждой отдельной емкости, и общая индуктивность ( I ), мощность индукторов, выделяющих заряд с течением времени, является суммой каждой индуктивности.Напротив, в параллельной цепи общая емкость является суммой каждого отдельного конденсатора, а величина, обратная величине полной индуктивности, является суммой обратных величин каждой индивидуальной индуктивности.

Последовательные и параллельные цепи также имеют разные функции. В последовательной цепи, если одна часть сломана, ток вообще не будет течь по цепи. В параллельной цепи открытие отдельной ветви останавливает только ток в этой ветви. Остальные ветви будут продолжать работать, потому что у тока есть несколько путей, которые он может пройти по цепи.

Последовательно-параллельная цепь

••• Syed Hussain Ather

Цепи, которые имеют оба разветвленных элемента, которые также соединены таким образом, что ток течет в одном направлении между этими ветвями, как последовательные, так и параллельные. В этих случаях вы можете применять правила как для последовательного, так и для параллельного подключения, в зависимости от схемы. В приведенном выше примере R1 и R2 параллельны друг другу, чтобы сформировать R5 , а также R3 и R4 , чтобы сформировать R6 .Их можно суммировать параллельно следующим образом:

  1. 1 / R5 = 1/1 Ом + 1/5 Ом
  2. 1 / R5 = 5/5 Ом + 1/5 Ом
  3. 1 / R5 = 6/5 Ом
  4. R5 = 5/6 Ом или около 0,83 Ом
  1. 1 / R6 = 1/7 Ом + 1/2 Ом
  2. 1 / R6 = 2/14 Ом + 7/14 Ом
  3. 1 / R6 = 9/14 Ом
  4. R6 = 14/9 Ом или около 1,56 Ом

••• Syed Hussain Ather

Схема может быть упрощена для создания схемы, показанной непосредственно выше, с R5 и R6 .Эти два резистора могут быть добавлены просто, как если бы цепь была последовательной.

R_ {total} = 5/6 \ Omega + 14/9 \ Omega = 2.38 \ Omega

При напряжении 20 В в качестве напряжения закон Ома требует, чтобы общий ток составлял В / R , или 20 В / (43/18 Ом) = 360/43 А или около 8,37 А. С этим полным током вы можете определить падение напряжения на обоих R5 и R6, используя закон Ома ( V = I / R ).

V_5 = \ frac {360} {43} \ times 5/6 = 6.98 \ text {V}

V_5 = \ frac {360} {43} \ times 14/9 = 13.02 \ text {V}

Наконец, эти падения напряжения для R5 и R6 могут быть разделенным обратно на исходные параллельные схемы для расчета тока R1 и R2 для R5 и R2 и R3 для R6 с использованием закона Ома .

I1 = (1800/258 В) / 1 Ом = 1800/258 А или около т 6,98 А.

I2 = (1800/258 В) /5 Ом = 1500/43 А или около т 34.88 A.

I3 = ( 680/129 V ) / 7 Ω = 4760/129 A или примерно 36,90 A .

I3 = ( 680/129 В ) / 2 Ом = 1360/129 A или около 10,54 A.

В чем разница между Последовательные и параллельные схемы | ОРЕЛ

О нет! Почему не горят рождественские огни? О, вы думали, что было бы забавно вытащить одну из лампочек, а теперь все пошло прахом! Если вы один из тех неудачников, которым удалось затемнить всю свою световую установку, не расстраивайтесь, вы не одиноки.Каждый год миллионы огней по всему миру гаснут, чтобы получить один важный урок - научить вас различать между последовательными и параллельными цепями!

Во-первых, основы

Прежде чем мы углубимся в разницу между последовательными и параллельными цепями, давайте рассмотрим некоторые основные термины, которые мы будем обсуждать.

  • Текущий. У электричества есть работа, и когда электроны движутся по цепи, действует ток.
  • Схема. Если это замкнутый, непрерывный путь, то по нему будет течь электричество. На этом пути электричество может творить массу удивительных вещей, например, приводить в действие ваш смартфон или отправлять людей в космос!
  • Сопротивление. Это то, с чем сталкивается электричество, когда оно течет по физическому материалу, будь то медный провод или простой старый резистор. Сопротивление ограничивает прохождение электрического тока.

Ниже вы найдете изображение простой схемы, которая включает батарею, выключатель и лампочку.

Самая простая из схем питания лампочки от аккумулятора.

Сезон серии

Давайте вернемся к нашим рождественским огням, чтобы понять, как именно работает схема, соединенная последовательно. Скажем, у вас есть цепочка огней, соединенных одна за другой. Если вы посмотрите на схему, это будет выглядеть примерно так:

Ваши рождественские огни последовательно, обратите внимание, что все огни подключены друг за другом. (Источник изображения)

Что будет делать ток, когда мы подключим наш светильник к розетке? Давайте проследим за потоком:

  • Включение. Когда мы включаем рождественские гирлянды в розетку, в розетке начинает течь ток.
  • Плывёт. Затем он движется по жиле медной проволоки и сквозь наш рождественский свет, заставляя их ярко сиять.
  • Возвращаюсь домой. Когда ток достигает конца нашей светящейся нити, он направляется к земле, чтобы немного отдохнуть, и цикл продолжается.

Неважно, какие компоненты вы размещаете в последовательной цепи, вы можете смешивать и сочетать конденсаторы, резисторы, светодиоды и несколько рождественских гирлянд вместе, и ток все равно будет течь одинаково от одной части к другой. .

Вот здесь, как правило, гаснут рождественские огни. Что произойдет, если вы выдернете одну из этих лампочек в своей цепочке огней? Если ваш свет хоть немного похож на наш, значит, он все выключен! Почему это? Подумайте об этом: если ток течет от света к свету, и вы нарушаете эту связь, то вы перекрываете путь, по которому пытается течь электричество. Это называется обрывом цепи .

Ток и сопротивление в серии

Существует фундаментальный закон Вселенной, который следует помнить о том, как ток и сопротивление работают в последовательной цепи:

Чем больше работы (сопротивления) выполняет последовательная цепь, тем больше уменьшается ее ток.

Имеет смысл, правда? По мере того, как вы добавляете в цепь большее сопротивление, например, рождественские гирлянды или даже резистор, тем больше работы требуется для вашей цепи. Допустим, вы взяли схему, которую мы представили в начале этого блога, с одной лампочкой. Итак, что произойдет, если вы добавите еще один источник света в эту схему? Обе лампочки будут сиять так же ярко? Неа. Когда вы подключите вторую лампочку, она станет одинаково тусклой, потому что вы добавили в цепь большее сопротивление, что уменьшает ток.

Добавление еще одной лампочки последовательно уменьшает ток , потому что у нашей батареи теперь больше работы!

Но как узнать, какое сопротивление у вас в последовательной цепи? Вы просто складываете все различные значения сопротивления вместе. Например, в схеме ниже у нас есть два резистора, каждый по 10 кОм. Чтобы получить общее сопротивление в этой цепи, просто сложите все числа вместе. Это 10 кОм + 10 кОм, что составляет 20 кОм общего сопротивления.

Сложить наши резисторы в последовательную цепь легко, просто сложите каждый из них вместе.

И какой у вас будет ток в этой цепи, исходя из такого сопротивления? Вот как это понять.

  • Используя наш проверенный треугольник закона Ома, мы получаем уравнение, которое нам нужно использовать: I = V / R или ток = напряжение, деленное на сопротивление.
  • Подставляя известные нам числа, получаем I = 10V / 20k. Через нашу цепь протекает 0,5 миллиампер (мА)!
  • Что, если бы мы вынули один из резисторов? Теперь наше уравнение I = 10 В / 10 кОм, и мы увеличили наш ток до 1 миллиампер (мА) за счет уменьшения сопротивления.

Параллельная работа

Итак, разве не было бы замечательно, если бы вы вытащили одну из лампочек в своей нити рождественских гирлянд, а остальные остались включенными? Если бы все ваши рождественские огни были соединены параллельно, то они вели бы себя именно так!

В параллельной цепи представьте, что ваша нить огней соединена вместе. Но вместо того, чтобы каждую лампочку подключать одну за другой, все они подключаются отдельно, в своих цепях, как на изображении ниже.Как видите, каждая лампочка имеет свою собственную мини-цепь, отдельную от другой, но все они работают вместе как часть более крупной цепи.

Ваши рождественские огни теперь параллельны, обратите внимание, как у каждого светильника есть своя цепь. (Источник изображения)

Но как протекает ток в такой цепи? Он не следует просто по одному пути; он следует за всеми сразу! Вот почему это круто: представьте, что вы выдергиваете одну из лампочек в такой схеме.Вместо того, чтобы останавливать всю вашу работу с рождественским светом, остальная часть цепи будет продолжать течь, потому что каждый свет не зависит от источника света до или после него в качестве источника электричества.

Параллельный ток и сопротивление

Когда цепь подключена параллельно, ток и сопротивление начинают делать некоторые странные вещи, которых вы, возможно, не ожидали, вот что вам нужно запомнить:

В параллельных цепях, когда вы увеличиваете сопротивление, вы также увеличиваете ток, но в результате ваше сопротивление уменьшается вдвое.

Подождите, что? Звучит безумно! Но подумайте об этом в отношении рождественских огней. По мере того, как вы добавляете больше разноцветных огней в свою схему, вам нужно потреблять больше тока для питания всех этих огней, верно? И поэтому начинает происходить волшебство: чем больше источников света вы добавляете, тем выше поднимается ваш ток, но этот увеличенный ток оказывает противоположное влияние на ваше сопротивление.

Это может быть немного сложно для понимания, поэтому давайте рассмотрим простой пример.Проверьте схему ниже:

Здесь у нас есть параллельная схема с двумя резисторами 10 кОм и батареей 10 В.

Здесь у нас есть аккумуляторный источник 10 В и два резистора 10 кОм, которые подключены параллельно. Теперь, поскольку каждый резистор имеет свою собственную схему, нам нужно выяснить, какой ток каждый будет использовать:

  • Возвращаясь к нашему треугольнику закона Ома, мы знаем, что уравнение, которое нам нужно использовать, это I = V / R, или ток равен напряжению, деленному на сопротивление.
  • И вставляя наши числа, мы получаем I = 10 В / 10 кОм, что составляет 1 мА.Но это только одна из двух схем резистора; Теперь нам нужно удвоить ток, чтобы получить общее значение для всей цепи, которое составляет 2 мА.
  • Теперь, что происходит с нашим сопротивлением в два ампера? Мы можем использовать закон Ома, чтобы выяснить это с R = V / I, что составляет R = 10 В / 2 мА = 5 кОм. Поскольку мы удвоили наш ток, наши оригинальные резисторы 10 кОм теперь дают только половину сопротивления!

Да, все это довольно безумно, не так ли? Это просто один из тех законов Вселенной.

Как на самом деле работают рождественские огни

Так как же твои рождественские гирлянды на самом деле работают? Подсказка - они не на 100% последовательны и не на 100% параллельны, они оба! Эти умные инженерные эльфы решили, что самый эффективный способ заставить ваши рождественские огни работать - это соединить несколько серий огней параллельно. Посмотрите на изображение ниже, чтобы понять, что мы имеем в виду:

Многие из сегодняшних рождественских гирлянд соединены последовательно / параллельно.(Источник изображения)

Вот почему этот последовательный / параллельный гибрид хорош - если вы выдернете один свет, выключится только одна часть ваших фонарей, а не все из них. Это потому, что вы затронули только одну из последовательных цепей в вашей более крупной параллельной цепи. Но почему инженерные эльфы просто не сделали все огни параллельно? Для этого потребуется тонна проводов, и Санта должен следить за своими производственными затратами, как и мы!

Но подождите, вы можете вспомнить тот год, когда у вас перегорел свет, но остальные фонари продолжали работать, что там произошло? Вы можете поблагодарить этот небольшой фокус на так называемом шунте .Это маленькое устройство позволяет току продолжать движение по цепи даже после того, как лампа перегорела. Как так? Давайте подробнее рассмотрим одну из ваших рождественских гирлянд ниже:

Шунтирующий провод поддерживает движение электричества даже после того, как лампа перегорела. (Источник изображения)

Видите этот провод, который обвивает нижнюю часть фонаря? Это шунт, и на нем есть покрытие, которое предотвращает прохождение через него электричества, пока свет работает правильно.Но когда верхний провод перегорает, повышение температуры приводит к плавлению покрытия шунтирующего провода, позволяя электричеству продолжать проходить от одного вывода к другому, и ваши рождественские огни продолжают работать!

Дар дарения

Вот и твой подарок на год! Теперь у вас есть новые знания о разнице между цепями, соединенными последовательно и параллельно, и о том, как они работают вместе, чтобы ваши рождественские огни сияли ярко.

Цепи, соединенные последовательно, проще всего понять, поскольку ток течет в одном непрерывном и плавном направлении.И чем больше работы у вас будет выполнять последовательная цепь, тем больше будет уменьшаться ваш ток. Параллельные схемы немного сложнее, позволяя подключать несколько схем, работая индивидуально как часть более крупной схемы. Из-за этого интересного соединения, когда вы увеличиваете сопротивление в параллельной цепи, вы также увеличиваете ток!

Если вы все еще не можете осмыслить все это, то вот отличное видео от Bozeman Science, которое упрощает понимание: