Параллельное соединение проводников. Последовательное и параллельное соединение проводников: особенности, формулы, применение

На схеме представлено смешанное соединение из 5 резисторов. Резисторы R1, R2 и R5 соединены последовательно, а R3 и R4 — параллельно. Расчет параметров цепи выполняется поэтапно, начиная с определения эквивалентного сопротивления параллельного участка.

Заключение

Понимание принципов последовательного и параллельного соединения проводников крайне важно для работы с электрическими цепями. Эти знания позволяют:

• Правильно рассчитывать параметры электрических схем
• Выбирать оптимальный тип соединения для конкретной задачи
• Диагностировать и устранять неисправности в электрических цепях
• Проектировать эффективные и безопасные электрические системы

Умение анализировать различные типы соединений проводников и производить соответствующие расчеты — это базовый навык для инженеров-электриков, электромонтажников и всех, кто работает с электрическими системами.

Последовательное и параллельное соединение

В данной статье речь пойдет о последовательном и параллельном соединении проводников. На примерах будут рассмотрены данные соединения и как при таких соединениях будут изменяться такие величины как:

• ток;
• напряжение;
• сопротивление.

В таблице 1.8 [Л2, с.24] приведены схемы и формулы по определению сопротивлений, токов и напряжений при параллельном и последовательном соединении.

Последовательное соединение

Последовательным соединением называются те участки цепи, по которым всегда проходят одинаковые токи.

При последовательном соединении:

• сила тока во всех проводниках одинакова;
• напряжение на всём соединении равно сумме напряжений на отдельных проводниках;
• сопротивление всего соединения равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Пример 1

Решение

Составляем схему замещения, выражая каждую из входящих элементов цепи (в данном случае лампы накаливания) в виде сопротивлений.

1. Определяем ток протекающей по участкам цепи:

Iн = Uн/Rл1+ Rл2 = 220/122+122 = 0,9 A

2. Определяем напряжение на каждой из ламп накаливания, так как мощность ламп у нас одинаковая, то и напряжение для каждой из ламп будет одинаково:

Uл1=Uл2 = Iн*R = 0,9*122 = 110 B

Как мы видим напряжение источника (в данном примере 220 В) разделиться поровну, между обоими последовательно включенными лампами. При этом лампы будут ели светит, их накал будет неполным.

Для того чтобы лампы горели с полным накалом, нужно увеличить напряжение источника с 220В до 440В, при этом на каждой из ламп установиться номинальное (рабочее) напряжение равное 220В.

Пример 2

Последовательно подключены две лампы накаливания мощность Рл1 = 100 Вт и Рл2 = 75 Вт к сети с напряжением Uн=220В. Сопротивление нити в лампах составляют Rл1= 122 Ом для стоваттной лампы и Rл2= 153 Ом для семидесяти пяти ватной лампы.

Решение

1. Определяем ток протекающей по участкам цепи:

Iн = Uн/Rл1+ Rл2 = 220/100+75 = 0,8 A

2. Определяем напряжение на каждой из ламп накаливания:

Uл1= Iн*Rл1 = 0,8*122 = 98 B
Uл2= Iн*Rл2 = 0,8*153 = 122 B

Исходя из результатов расчетов, более мощная лампа 100 Вт получает при этом меньшее напряжение. Но ток в двух последовательно включенных даже разных лампах остается одинаковым. Например, если одна из ламп перегорит (порвется ее нить накаливания), погаснут обе лампы.

Данное соединение лампочек, например, используется в трамвайном вагоне для освещения салона.

Параллельное соединение

Параллельное соединение – это соединение, при котором начала всех проводников присоединяются к одной точке цепи, а их концы к другой.

Точки цепи, к которым сходится несколько проводов, называют узлами. Участки цепи, соединяющие между собой узлы, называют ветвями.

При параллельном соединении:

• напряжение на всех проводниках одинаково;
• сила тока в месте соединения проводников равна сумме токов в отдельных проводниках;
• величина, обратная сопротивлению всего соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников.

Пример 3

Определить токи и напряжения всех участков цепи (рис.5), если известно:

• Номинальное напряжение сети Uн = 220В;
• Сопротивление нити в лампах HL1 и HL2 составляют Rл1 = Rл2 = 122 Ом.
• Сопротивление нити в лампе HL3 составляют Rл3 = 153 Ом.

Решение

Составляем схему замещения для схемы, представленной на рис.5.

1. Определяем проводимость всей цепи [Л1, с.47] и согласно таблицы 1.8:

2. Определяем сопротивление всей цепи [Л1, с.47]:

3. Определяем силу тока цепи по закону Ома:

4. Определяем токи для каждой цепи [Л1, с.47]:

5. Выполним проверку, согласно которой, сила тока в месте соединения проводников равна сумме токов в отдельных проводниках:

Iл1+ Iл2+ Iл3=Iобщ.=1,8+1,8+1,44=5,04=5,04 (условие выполняется)

Смешанное соединение

Смешанным соединением – называется последовательно-параллельное соединение сопротивлений или участков цепи.

Пример 4

Определить токи и напряжения всех участков цепи (рис.7), если известно:

• Номинальное напряжение сети Uн = 220В;
• Сопротивление нити в лампах HL1, HL2, HL3 составляют Rл1 = Rл2 = Rл3 = 122 Ом.
• Сопротивление нити в лампе HL4 составляют Rл4 = 153 Ом.
• Результаты расчетов для участка цепи ВС (параллельное соединение проводников) применим из примера 3:
  Сопротивление цепи ВС составляет Rвс = 43,668 Ом.

Решение

Составляем схему замещения для схемы, представленной на рис.7.

1. Определяем сопротивление всей цепи:

Rобщ = Rав+Rвс = Rл1+Rвс = 122+43,688 = 165,688 Ом

2. Определяем силу тока цепи, согласно закона Ома:

3. Определяем напряжение на первом сопротивлении:

Uав=Uл1= Iобщ*Rл1 = 1,33*122 = 162 B

4. Определяем напряжение на участке ВС:

Uвс= Iобщ*Rвс = 1,33*43,688 = 58,1 B

5. Определяем токи для каждой цепи участка ВС:

6. Выполним проверку для участка цепи ВС:

Iл2+ Iл3+ Iл4= Iобщ.=0,48+0,48+0,38=1,33=1,33 (условие выполняется)

Литература:

1. Общая электротехника с основами электроники, В.С. Попов, 1972 г.
2. Справочная книга электрика. В.И. Григорьева. 2004 г.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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:

q_общ= 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

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:

Параллельное соединение проводников | Физика

При параллельном соединении все проводники (резисторы, лампы и т.д.) подключаются к одной и той же паре точек A и B (рис. 43). Связь между общими значениями силы тока, напряжения и сопротивления с их значениями на отдельных участках цепи при этом отличается от той, что была при последовательном соединении. Теперь соответствующие формулы имеют вид

I = I₁ + I₂, (17.1)     U = U₁ = U₂, (17.2)      R = (R₁R₂) / (R₁ + R₂). (17.3)

Чтобы убедиться в справедливости этих соотношений, следует собрать цепь и с помощью амперметра и вольтметра произвести необходимые измерения.

Итак, при параллельном соединении проводников напряжение на всех участках цепи одно и то же, общая сила тока равна сумме сил токов на отдельных проводниках, а общее сопротивление двух проводников находится как отношение произведения их сопротивлений к их сумме.

Первые две из этих закономерностей справедливы для любого числа параллельно соединенных проводников, последняя — только для двух.

Если R₁ = R₂, то

R = (R₁R₂) / (R₁ + R₂) = R₁²/2R₁ = R₁/2      (17.4)

Мы видим, что общее сопротивление двух одинаковых проводников в 2 раза меньше сопротивления одного проводника. Эта закономерность допускает обобщение: если параллельно соединено n одинаковых потребителей электроэнергии (резисторов, ламп и т.д.), то их общее сопротивление в n раз меньше сопротивления каждого из них:

R = R₁/n      (17.5)

Отсюда следует, что с увеличением числа проводников общее сопротивление будет становиться все меньше и меньше. Это может показаться странным. На самом деле ничего удивительного в этом нет: ведь при параллельном соединении проводников происходит как бы увеличение общей площади их поперечного сечения, а с увеличением площади сечения проводника, как известно, его сопротивление уменьшается.

Отличительной особенностью параллельного соединения нескольких потребителей является то, что при выключении одного из них остальные продолжают работать. Так, например, вывернув одну лампу в цепи, изображенной на рисунке 44, мы увидим, что другая будет по-прежнему гореть.

Большинство потребителей электроэнергии — электронагревательные приборы, холодильники, швейные машины, магнитофоны, телевизоры и т. д. — рассчитаны на напряжение сети 220 В. Поэтому все они должны включаться в сеть параллельно, ибо только в этом случае они окажутся под одним и тем же напряжением (220 В) и будут продолжать работать при выключении одного из них.

На рисунке 45 приведена упрощенная схема квартирной электропроводки. Провода сети, между которыми существует напряжение 220 В, обозначены буквами Ф и О. Первый из них называют фазным, второй — нулевым. Нулевой провод соединен с землей. Именно с ним соединяют все потребители. И наоборот, все выключатели соединяют с фазным проводом. Такой порядок подключения потребителей и выключателей обеспечивает наибольшую безопасность человека.

??? 1. Какое соединение называют параллельным? 2. Начертите схему цепи, изображенной на рисунке 44. 3. Какие три закономерности справедливы для параллельного соединения проводников? 4. Как находится общее сопротивление параллельно соединенных проводников, когда они одинаковые? 5. Перечислите все элементы электрической цепи, изображенной на рисунке 45. 6. Предположим, что при замене лампы человек случайно коснулся металлического контакта в патроне лампы и одновременно с этим какой-либо заземленной части здания (например, батареи отопления). Под каким напряжением он окажется? Рассмотрите ситуацию, когда лампа и выключатель подсоединены к проводам сети так, как это показано на рисунке 45. Что произойдет, если лампу и выключатель поменять местами? 7. Почему у вольтметров делают большое внутреннее сопротивление, а у амперметров — малое?

Параллельное соединение проводников: напряжение соединения, формулы

Существует множество схем с различным видом подключения. Для каждого электроприбора существует свой тип подключения проводника. В этой статье представлены формулы последовательного и параллельного соединения в проводниках.

Определение параллельного соединения

При таком виде, все проводники устанавливаются параллельно друг с другом. Они соединены в одну общую точку и все концы также скрепляются вместе. Если рассматривать энное количество одинаковых проводников, соединенных по данному принципу, то он будет называться разветвленным.

В каждом отсеке располагается один проводник. Поток электронов в виде тока, доходит до отметки ветвления, переходит на каждый проводник, и будет равен суммарным токам на всех сопротивлениях. Напряжение при таком подключении также будет равное.

Все проводники можно сменить одним общим резистором. Если применить правило Ома, то можно получить параметры сопротивления. При параллельном сопротивлении складываются показатели обратные их значениям.

Сила тока при параллельном подключении

Если было использовано последовательное подключение в цепи, то сила не изменится ни на одном участке ветви. Найти напряжение можно, применяя стандартное правило — нужно суммировать все показатели, которые присутствуют на концах каждого из резисторов, в итоге получится результат. Но при параллельном соединения намного сложней найти силу тока.

Даже при малой нагрузке в цепи будет формироваться определенное сопротивление. И тогда оно будет мешать продвижению электрического тока и будут потери. В общем, ток перемещается постепенно, от источника по подключенным заранее резисторам к нагруженным деталям.

Чтобы выполнить доступное прохождение тока по резисторам, нужно, чтобы он мог быстро и просто отдавать электроны, проще говоря иметь проводимость.

В современное время в основном применяются медные проводники, а важным элементом будут приемники электрической энергии. Такой элемент вызывает небольшую нагрузку и имеет свое сопротивление. Ниже описаны формулы для последовательного и параллельного соединения сопротивлений.

Также при подключении необходимо использовать катушку индуктивности. Она способна подавлять помехи в электроцепи.

Как выглядит формула Георга Ома

Примером такого типа подключения резисторов может быть соединение цепи потребителей электроэнергии в многоквартирном доме. Так, светодиоды, отопительный радиатор, микроволновка и другие приборы установлены в цепи параллельно.

Вольтметр, который подключают в цепь, будет показывать напряжение на всех резисторах. Тогда оно везде будет равным и формулу можно записать как:

U1 = U2 = U.

Когда образуются ветви при подключении, то часть общего напряжения проходит через первый резистор, а часть — через второй и так далее. Поэтому при таком виде соединения резисторов Fтока в неразветвлённой точке будет равняться суммарной Fтока в отдельных резисторах и записывается как:

I = I1 + I2.

Расчет силы тока при помощи закона Ома записывается как:

I = U/R;

I1 = U1/R1;

I2 = U2/R2.

Из формулы следует:

U/R = U1/R1 + U2/R2;

U = U1 = U2;

1/R = 1/R1 + 1/R2.

Дословно правило звучит так: число, обратное общему сопротивлению при параллельном подключении, будет суммарно равно числу обратного сопротивления.

Отличия между двумя видами подключений

Схема последовательного подключения говорит о том, что проводники установлены в особом расположении друг за другом. Поэтому сила тока у них одинаковая. Эти элементы создают в цепи Uобщее.

Заряды не собираются в узлах электрической цепи, иначе было бы видно, как напряжение меняется. Минусом этой схемы будет то, что если любой элемент сломается, то вся цепь разорвется и перестанет работать. Например, если взять новогоднюю гирлянду. Если одна лампочка перестала работать, то другие тоже не загораются. Это и будет главным различием между последовательным и параллельным соединением. Ниже описана характеристика резисторов при параллельном объединении.

Свойства резисторов при параллельном подключении

При данном виде соединении скачки напряжения будут одинаковы на всех участках цепи. При этом показатель, обратный суммарному сопротивлению цепи, равен общей величине резисторов.

Обратите внимание! F тока в неразветвленной точке цепи равняется суммарной силе тока на отдельных участках проводника.

Формула для вычисления напряжения

При данном виде соединения все линии будут находиться в двух точках. Потому напряжение для всех резисторов будет равным.

При подсоединении двух и более приборов друг с другом, напряжение на выводах такой схемы — это показатель на каждом резисторе.

Напряжения условно обозначаются как U. По закону Ома, зная, что I = U/R, можно рассчитать по формуле:

U = U1 = U2 = … = Uобщ.

Обратите внимание! Помимо вычисления напряжения, рекомендуется знать мощность проводников. Они не должны сильно отличаться друг от друга. Параллельное соединение также можно встретить в лампочках, кабелях сигнализации автомобиля, фарах и прочем.

Также иногда можно встретить смешанный вид подключения. Это когда в цепи применяется два типа подключения, и параллельное, и последовательное. Оно чаще всего используется в контурных обогревателях.

Желательно изучить каждый вид подключения и схемы к ним. Профессиональные электрики рекомендует не выполнять подключений самостоятельно, если у человека совсем нет опыта в этой сфере. Так как в цепи может случиться короткое замыкание или возгорание, в лучшем случае выход из строя прибора.

В заключении необходимо отметить, каждому человеку желательно знать свойства последовательного и параллельного соединения проводников. Чтобы в будущем не путаться при выполнении простых работ в электрике своего дома.

Виды соединения проводников

При решении задач принято преобразовывать схему, так, чтобы она была как можно проще. Для этого применяют эквивалентные преобразования. Эквивалентными называют такие преобразования части схемы электрической цепи, при которых токи и напряжения в не преобразованной её части остаются неизменными.

Существует четыре основных вида соединения проводников: последовательное, параллельное, смешанное и мостовое.

Последовательное соединение

Последовательное соединение – это такое соединение, при котором сила тока на всем участке цепи одинакова. Ярким примером последовательного соединения является старая елочная гирлянда. Там лампочки подключены последовательно, друг за другом. Теперь представьте, одна лампочка перегорает, цепь нарушена и остальные лампочки гаснут. Выход из строя одного элемента, ведет за собой отключение всех остальных, это является существенным недостатком последовательного соединения.

При последовательном соединении сопротивления элементов суммируются. 

Параллельное соединение

Параллельное соединение – это соединение, при котором напряжение на концах участка цепи одинаково. Параллельное соединение наиболее распространено, в основном потому, что все элементы находятся под одним напряжением, сила тока распределена по-разному и при выходе одного из элементов все остальные продолжают свою работу.

При параллельном соединении эквивалентное сопротивление находится как:

В случае двух параллельно соединенных резисторов

В случае трех параллельно подключенных резисторов:

Смешанное соединение

Смешанное соединение – соединение, которое является совокупностью последовательных и параллельных соединений. Для нахождения эквивалентного сопротивления нужно, “свернуть” схему поочередным преобразованием параллельных и последовательных участков цепи.

Сначала найдем эквивалентное сопротивление для параллельного участка цепи, а затем прибавим к нему оставшееся сопротивление R₃. Следует понимать, что после преобразования эквивалентное сопротивление R₁R₂ и резистор R₃, соединены последовательно.

Итак, остается самое интересное и самое сложное соединение проводников.

Мостовая схема

Мостовая схема соединения представлена на рисунке ниже.

Для того чтобы свернуть мостовую схему, один из треугольников моста, заменяют эквивалентной звездой.

И находят сопротивления R₁, R₂ и R₃. 

Затем находят общее эквивалентное сопротивление, учитывая, что резисторы R₃,R₄ и R₅,R₂ соединены между друг другом последовательно, а в парах параллельно. 

На этом всё! Примеры расчета сопротивления цепей тут.

теория, формулы, подключение и расчет силы тока

Практически каждому, кто занимался электрикой, приходилось решать вопрос параллельного и последовательного соединения элементов схемы. Некоторые решают проблемы параллельного и последовательного соединения проводников методом «тыка», для многих «несгораемая» гирлянда является необъяснимой, но привычной аксиомой. Тем не менее, все эти и многие другие подобные вопросы легко решаются методом, предложенным еще в самом начале XIX века немецким физиком Георгом Омом. Законы, открытые им, действуют и поныне, а понять их сможет практически каждый.

Основные электрические величины цепи

Для того чтобы выяснить, как то или иное соединение проводников повлияет на характеристики схемы, необходимо определиться с величинами, которые характеризуют любую электрическую цепь. Вот основные из них:

• Электрическое напряжение, согласно научному определению, это разность потенциалов между двумя точками электрической цепи. Измеряется в вольтах (В). Между клеммами бытовой розетки, к примеру, оно равно 220 В, на батарейке вольтметр покажет 1,5 В, а зарядное устройство вашего планшета или смартфона выдает 5 В. Напряжение бывает переменным и постоянным, но в нашем случае это несущественно.
• Электрический ток – упорядоченное движение электронов в электрической цепи. Ближайшая аналогия – ток воды в трубопроводе. Измеряется в амперах (А). Если цепь не замкнута, ток существовать не может.
• Электрическое сопротивление. Величина измеряется в омах (Ом) и характеризует способность проводника или электрической цепи сопротивляться прохождению электрического тока. Если продолжить аналогию с водопроводом, то новая гладкая труба будет иметь маленькое сопротивление, забитая ржавчиной и шлаками – высокое.
• Электрическая мощность. Эта величина характеризует скорость преобразования электрической энергии в любую другую и измеряется в ваттах (Вт). Кипятильник в 1000 Вт вскипятит воду быстрее стоваттного, мощная лампа светит ярче и т.д.

Взаимная зависимость электрических величин

Теперь необходимо определиться, как все вышеперечисленные величины зависят одна от другой. Правила зависимости несложны и сводятся к двум основным формулам:

Здесь I – ток в цепи в амперах, U – напряжение, подводимое к цепи в вольтах, R – сопротивление цепи в омах, P – электрическая мощность цепи в ваттах.

Предположим, перед нами простейшая электрическая цепь, состоящая из источника питания с напряжением U и проводника с сопротивлением R (нагрузки).

Поскольку цепь замкнута, через нее течет ток I. Какой величины он будет? Исходя из вышеприведенной формулы 1, для его вычисления нам нужно знать напряжение, развиваемое источником питания, и сопротивление нагрузки. Если мы возьмем, к примеру, паяльник с сопротивлением спирали 100 Ом и подключим его к осветительной розетке с напряжением 220 В, то ток через паяльник будет составлять:

220 / 100 = 2,2 А.

Какова мощность этого паяльника? Воспользуемся формулой 2:

2,2 * 220 = 484 Вт.

Хороший получился паяльник, мощный, скорее всего, двуручный. Точно так же, оперируя этими двумя формулами и преобразуя их, можно узнать ток через мощность и напряжение, напряжение через ток и сопротивление и т.д. Сколько, к примеру, потребляет лампочка мощностью 60 Вт в вашей настольной лампе:

60 / 220 = 0,27 А или 270 мА.

Сопротивление спирали лампы в рабочем режиме:

220 / 0,27 = 815 Ом.

Схемы с несколькими проводниками

Все рассмотренные выше случаи являются простыми – один источник, одна нагрузка. Но на практике нагрузок может быть несколько, и соединены они бывают тоже по-разному. Существует три типа соединения нагрузки:

1. Параллельное.
2. Последовательное.
3. Смешанное.

Параллельное соединение проводников

В люстре 3 лампы, каждая по 60 Вт. Сколько потребляет люстра? Верно, 180 Вт. Быстренько подсчитываем сначала ток через люстру:

180 / 220 = 0,818 А.

А затем и ее сопротивление:

220 / 0,818 = 269 Ом.

Перед этим мы вычисляли сопротивление одной лампы (815 Ом) и ток через нее (270 мА). Сопротивление же люстры оказалось втрое ниже, а ток — втрое выше. А теперь пора взглянуть на схему трехрожкового светильника.

Схема люстры с тремя лампами

Все лампы в нем соединены параллельно и подключены к сети. Получается, при параллельном соединении трех ламп общее сопротивление нагрузки уменьшилось втрое? В нашем случае — да, но он частный – все лампы имеют одинаковые сопротивление и мощность. Если каждая из нагрузок будет иметь свое сопротивление, то для подсчета общего значения простого деления на количество нагрузок мало. Но и тут есть выход из положения – достаточно воспользоваться вот этой формулой:

1/Rобщ. = 1/R1 + 1/R2 + … 1/Rn.

Для удобства использования формулу можно легко преобразовать:

Rобщ. = (R1*R2*… Rn) / (R1+R2+ … Rn).

Здесь Rобщ. – общее сопротивление цепи при параллельном включении нагрузки. R1 … Rn – сопротивления каждой нагрузки.

Почему увеличился ток, когда вы включили параллельно три лампы вместо одной, понять несложно – ведь он зависит от напряжения (оно осталось неизменным), деленного на сопротивление (оно уменьшилось). Очевидно, что и мощность при параллельном соединении увеличится пропорционально увеличению тока.

Последовательное соединение

Теперь настала пора выяснить, как изменятся параметры цепи, если проводники (в нашем случае лампы) соединить последовательно.

Последовательно соединенная нагрузка

Расчет сопротивления при последовательном соединении проводников исключительно прост:

Rобщ. = R1 + R2.

Те же три шестидесятиваттные лампы, соединенные последовательно, составят уже 2445 Ом (см. расчеты выше). Какими будут последствия увеличения сопротивления цепи? Согласно формулам 1 и 2 становится вполне понятно, что мощность и сила тока при последовательном соединении проводников упадет. Но почему теперь все лампы горят тускло? Это одно из самых интересных свойств последовательного подключения проводников, которое очень широко используется. Взглянем на гирлянду из трех знакомых нам, но последовательно соединенных ламп.

Последовательное соединение трех ламп в гирлянду

Общее напряжение, приложенное ко всей цепи, так и осталось 220 В. Но оно поделилось между каждой из ламп пропорционально их сопротивлению! Поскольку лампы у нас одинаковой мощности и сопротивления, то напряжение поделилось поровну: U1 = U2 = U3 = U/3. То есть на каждую из ламп подается теперь втрое меньшее напряжение, вот почему они светятся так тускло. Возьмете больше ламп – яркость их упадет еще больше. Как рассчитать падение напряжения на каждой из ламп, если все они имеют различные сопротивления? Для этого достаточно четырех формул, приведенных выше. Алгоритм расчета будет следующим:

1. Измеряете сопротивление каждой из ламп.
2. Рассчитываете общее сопротивление цепи.
3. По общим напряжению и сопротивлению рассчитываете ток в цепи.
4. По общему току и сопротивлению ламп вычисляете падение напряжения на каждой из них.

Хотите закрепить полученные знания? Решите простую задачу, не заглядывая в ответ в конце:

В вашем распоряжении есть 15 однотипных миниатюрных лампочек, рассчитанных на напряжение 13,5 В. Можно ли из них сделать елочную гирлянду, подключаемую к обычной розетке, и если можно, то как?

Смешанное соединение

С параллельным и последовательным соединением проводников вы, конечно, без труда разобрались. Но как быть, если перед вами оказалась примерно такая схема?

Смешанное соединение проводников

Как определить общее сопротивление цепи? Для этого вам понадобится разбить схему на несколько участков. Вышеприведенная конструкция достаточно проста и участков будет два — R1 и R2,R3. Сначала вы рассчитываете общее сопротивление параллельно соединенных элементов R2,R3 и находите Rобщ.23. Затем вычисляете общее сопротивление всей цепи, состоящей из R1 и Rобщ.23, соединенных последовательно:

• Rобщ.23 = (R2*R3) / (R2+R3).
• Rцепи = R1 + Rобщ.23.

Задача решена, все очень просто. А теперь вопрос несколько сложнее.

Сложное смешанное соединение сопротивлений

Как быть тут? Точно так же, просто нужно проявить некоторую фантазию. Резисторы R2, R4, R5 соединены последовательно. Рассчитываем их общее сопротивление:

Rобщ.245 = R2+R4+R5.

Теперь параллельно к Rобщ.245 подключаем R3:

Rобщ.2345 = (R3* Rобщ.245) / (R3+ Rобщ.245).

Ну а дальше все очевидно, поскольку остались R1, R6 и найденное нами Rобщ.2345, соединенные последовательно:

Rцепи = R1+ Rобщ.2345+R6.

Вот и все!

Ответ на задачу о елочной гирлянде

Лампы имеют рабочее напряжение всего 13.5 В, а в розетке 220 В, поэтому их нужно включать последовательно.

Поскольку лампы однотипные, напряжение сети разделится между ними поровну и на каждой лампочке окажется 220 / 15 = 14,6 В. Лампы рассчитаны на напряжение 13,5 В, поэтому такая гирлянда хоть и заработает, но очень быстро перегорит. Чтобы реализовать задумку, вам понадобится минимум 220 / 13,5 = 17, а лучше 18-19 лампочек.

Схема елочной гирлянды из миниатюрных ламп накаливания

Параллельное соединение проводников — Технарь

Другой способ соединения проводников, применяемый на практике, называется параллельным. На рисунке 267, а изображено параллельное соединение двух электрических ламп, а на рисунке 267, б — схема этого соединения. Если в этой цепи выключить одну лампу, то другая будет продолжать гореть.

При параллельном соединении все проводники одним своим концом присоединяются к одной точке цепи А, а вторым к другой точке В (рис. 267, б). Поэтому напряжение на концах всех параллельно соединенных проводников одно и то же. Изображенные на рисунке 267, а лампы горят при одинаковом напряжении.

В точке В (рис. 267, б) электрический ток I разветвляется на два тока I, и I2, сходящиеся вновь в точке А, подобно тому как изображенный на рисунке 268 поток воды в реке распределяется по двум каналам, сходящимся затем вновь.

Понятно, что

I = I1 + I2

т. е. сила тока в не разветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединенных проводниках.

При параллельном соединении как бы увеличивается площадь поперечного сечения проводника. Поэтому общее сопротивление цепи уменьшается и становится меньше сопротивления каждого из проводников, входящих в цепь. Так, например, сопротивление цепи, состоящей из двух одинаковых ламп (рис. 267, а), в два раза меньше сопротивления одной лампы:

R = R1/2

Участок цепи, состоящий из n параллельно соединенных проводников с одинаковым сопротивлением, можно рассматривать как один проводник, площадь сечения которого в n раз больше площади сечения одного проводника той же длины. Во столько же раз будет меньше и сопротивление этого участка, т, е.

R = R1/n

Сложнее рассчитывается сопротивление цепи, состоящей из нескольких проводников с разным сопротивлением. В этом случае надо складывать не сопротивления проводников, а величины, обратные сопротивлениям:

1/R = 1/R1 + 1/R2

Пример 1. В осветительную цепь включены параллельно четыре лампы сопротивлением 120 Ом каждая. Найти общее сопротивление участка цепи.

Пример 2. Участок цепи состоит из двух параллельно соединенных проводников сопротивлением R1 = 3 Ом, R2 = 6 Ом. Найти сопротивление этого участка цепи.

В одну и ту же электрическую цепь параллельно могут быть включены самые различные потребители электрической энергии. На рисунке 269 показано параллельное включение электрических ламп, нагревательных приборов и электродвигателя.

Параллельно включаемые в данную сеть потребители должны быть рассчитаны на одно и то же напряжение, равное напряжению в сети.

Напряжение в сети, используемое у нас для освещения и в бытовых приборах, бывает 127 и 220 В. Поэтому электрические лампы и различные бытовые электрические приборы изготовляют на 127 и 220 В. В практике часто применяется смешанное (последовательное и параллельное) соединение проводников,

Вопросы. 1. Какое соединение проводников называют параллельным? Изобразите его на схеме. 2. Какая из электрических величин одинакова для всех проводников, соединенных параллельно? 3. Как выражается сила тока в цепи до ее разветвления через силы токов в отдельных ветвях разветвления? 4. Во сколько раз сопротивление участка цепи, состоящего из двух одинаковых проводников, соединенных параллельно, меньше сопротивления одного проводника? 5. Как включают электрические лампы и бытовые электрические приборы в сеть? 6. Какие напряжения используют для освещения и бытовых нужд?

Упражнения. 1. Два проводника сопротивлением 10 и 15 Ом соединены параллельно. Найдите полное сопротивление этого участка. 2. Два проводника сопротивлением 4 и 8 Ом соединены параллельно. Напряжение на проводниках 4 В. Найдите силу тока в каждом проводнике и в общей цепи.

Задание

Основываясь на законе Ома для участка цепи и его следствиях, докажите, что сопротивление R участка цепи, состоящего из двух проводников сопротивлением R1 и R2, соединенных параллельно, рассчитывается по формуле: 1/R = 1/R1 + 1/R2, или R = R1*R2/R1+R2.

проводников, подключенных параллельно: каждый набор должен иметь одинаковые электрические характеристики.

Параллельные проводники часто устанавливаются там, где используются фидеры или службы большой емкости. Перед тем, как пытаться спроектировать большую электрическую систему или установить эти проводники, необходимо полное понимание требований к параллельному подключению, разрешенных в Национальном электротехническом кодексе.

Раздел 310.4 предоставляет конкретную информацию и требования для параллельного подключения проводов и, безусловно, должен быть первым справочным материалом, который пользователь выберет для понимания основ параллельного подключения проводов.Первый абзац этого раздела разрешает параллельное соединение алюминиевых, плакированных медью алюминиевых и медных проводников сечением не менее 1/0 AWG или более, если эти параллельные проводники электрически соединены на обоих концах, образуя единый проводник.

При использовании в качестве параллельных проводников площади круглых милов этих проводников суммируются, чтобы получить общую площадь поперечного сечения для общего размера параллельных проводников.

Эти параллельные проводники могут использоваться в качестве фазных проводов, нейтральных проводов или заземленных проводов.Однако будьте осторожны, поскольку одна из основных задач при установке параллельных проводов — обеспечение того, чтобы каждый провод в параллельном наборе имел те же электрические характеристики, что и другие в том же наборе.

Все параллельные проводники в каждой фазе, нейтрали или заземленном наборе должны быть одинаковой длины и из одного материала проводника. Они должны иметь одинаковую площадь в миллиметрах и одинаковую изоляцию. Наконец, все параллельные проводники должны быть заделаны одинаковым образом.Это гарантирует, что каждый проводник в параллельном наборе будет пропускать одинаковое количество тока.

Однако не требуется, чтобы проводники однофазной, нейтральной или заземленной цепи имели те же физические характеристики, что и проводники другой фазы, нейтрали или заземленного проводника. Например, в однофазном параллельном соединении с напряжением 400 А и 120/240 В фаза A может состоять из двух параллельных медных проводов 3/0, а фаза B — из двух параллельных алюминиевых проводов 250 kcmil, при этом нейтраль будет состоять из двух 3 / 0 медных проводников.

Любые ответвления на параллельные наборы проводов должны быть сделаны ко всем проводам в наборе, а не только к одному. Отстукивание только одного из проводов в наборе может привести к дисбалансу с одним из проводников, по которому течет больший ток, чем по другому, что приведет к нагреванию этого одного проводника и возможному повреждению или отказу изоляции.

Например, если на каждую фазу прокладывают три проводника по 500 тыс. Куб. М, то ответвление от этой конкретной фазы должно быть отводом от всех проводников 500 тыс. Куб. М, а не только одного из них.Для этого потребуется общая клеммная точка для всех трех параллельных проводов с подключением ответвительного проводника к общей клемме.

Если параллельные проводники проложены в отдельных кабельных каналах или кабелях, кабельные каналы или кабели должны иметь одинаковые физические характеристики. Например, если в параллельном наборе фазных проводов четыре проводника по 500 тыс. Км2, все четыре отдельных кабельных канала, охватывающих проводники, должны быть полностью из жесткой стали, полностью из IMC или из ПВХ и т. Д.

Если бы дорожки качения имели разные характеристики, например, три жестких кабелепровода из черных металлов с одним жестким неметаллическим кабелепроводом, проводник в ПВХ-канале пропускал бы больше тока, чем проводники в каждой из металлических дорожек.Это приведет к большему сопротивлению проводников в дорожках качения из черных металлов, чем в дорожках из ПВХ.

Более высокий ток в проводнике в канале ПВХ может привести к перегреву проводника и повреждению изоляции. Раздел 300.3 (B) (1) касается установки параллельных проводов, а ссылка в этом разделе на 310.4 дает разрешение на установку параллельных проводов отдельно друг от друга.

Каждая фаза и каждый нейтральный или заземленный проводник должны присутствовать в каждом отдельном кабельном желобе, вспомогательном желобе, кабельном лотке, сборке кабельной шины, кабеле или шнуре.Например, в установке, где три набора проводников 3/0 AWG подключены параллельно для каждой фазы и нейтрали трехфазной четырехпроводной системы, будет один 3/0 AWG для фазы A, один для фазы B. , один для фазы C и один для нейтрали в каждой из трех дорожек качения.

Существует исключение из этого общего правила, изложенного в 300.3 (B) (1), которое позволяет проводам, установленным в неметаллических кабельных каналах, проложенных под землей, размещать как изолированные фазовые установки, при этом одна фаза находится в одном кабелепроводе, а все другие фазы — в другом трубопроводе. , вся заключительная фаза в одном кабеле, со всеми нейтралами в последнем кабеле.

Все эти дорожки качения должны быть установлены в непосредственной близости друг от друга, например, в блоке каналов, но необходимо следить за тем, чтобы между этими дорожками не было установлено никакой стальной арматуры или другого черного металла. Также необходимо соблюдать осторожность в соответствии с разделом 300.20 (B) при подключении этих кабельных каналов к корпусу из черного металла.

| EC&M

Определение размеров параллельных проводов

В прошлом месяце мы обсуждали выбор и размер проводника, а также ограничение нагрузок с учетом правил определения температурных нагрузок, изложенных в Национальном электротехническом кодексе (NEC).Но когда установка требует, чтобы проводники были нагружены свыше 250–300 А, зачастую более экономически выгоднее установить проводники параллельно (электрически соединенные с обоих концов). Общая площадь поперечного сечения, необходимая для схемы при установке параллельных проводов, будет меньше, чем при установке одного проводника. Поскольку проводники меньшего размера обладают большей допустимой нагрузкой по току (на 100 000 круговых милов), чем проводники большего размера, более экономически выгодно устанавливать параллельные проводники.

Пример № 1 — одиночный провод: В. Какого размера служебный входной проводник 75 ° C требуется NEC для трехфазного коммерческого здания с расчетной потребляемой нагрузкой 570 А?

(a) 500 тыс. Кубометров (c) 1000 тыс. Кубометров (б) 750 тыс. Куб. Миль (d) 1250 тыс. Куб.

A. Ответ: (d), 1250 тыс. Куб. Миль, что соответствует 590A, согласно таблице 310-16.

Пример № 2 — параллельные проводники: В. Какого размера служебный входной проводник 75 ° C требуется NEC для трехфазного коммерческого здания с расчетной нагрузкой 570 А? Но на этот раз вы должны установить проводники параллельно в двух разных дорожках качения.

(a) два проводника 300кмил (b) два провода 250кмил (c) два проводника 500кмил (d) два проводника 750кмил

A. Ответ: (a), два проводника по 300 киломилль 4285A2, два проводника 4570A (Таблица 310-16).

Шаг 1: Разделите нагрузку на количество дорожек качения.

Нагрузка 570A 32 дорожки качения 4285A для каждого параллельного фазного провода.

Шаг 2: Выберите подходящий размер провода из Таблицы 310-16.

Таблица 310-16, Колонна 75 ° C, требуется использование проводника 300кмил, номинального тока 285A.

Когда мы соединяем проводники цепи в двух разных дорожках качения для нагрузки 570A, мы можем использовать два параллельных проводника 300 тыс. Кв. Мил, которые имеют общую площадь поперечного сечения 600 000 круглых милов, вместо одного 1,250,000 круглых милов. 300000 круговых милов более распространены, проще в обращении (снижение затрат на рабочую силу) и дешевле на один круговой мил, чем проводник на 1 250 000 круговых милов.

Требования к параллельному подключению NEC. При параллельном подключении проводов необходимо их установить в соответствии с требованиями гл.310-4. Это правило позволяет вам подключать каждую фазу, нейтраль или заземленный провод цепи (№ 1/0 и больше) параллельно (электрически соединять на обоих концах в один провод).

Исключения из этого правила разрешают параллельное подключение проводов меньше, чем 1/0, для кабелей движения лифта, подачи управляющего питания на показывающие приборы, контакторы, реле, соленоиды и существующий заземленный нейтральный проводник для уменьшения перегрева из-за высокого содержания тройного гармонические токи.

Каждый параллельный провод фазы, нейтрали или заземленной цепи должен:

— Будь одинаковой длины.

— Иметь проводник из того же материала.

— иметь одинаковый размер в круговой миле.

— иметь такой же тип изоляции.

— Прекращается таким же образом.

— Обладают такими же физическими характеристиками при прокладке по отдельным каналам или кабелям.

Не требуется, чтобы проводники одной фазы, нейтрали или заземленной цепи имели такие же физические характеристики, как у проводников другой фазы, нейтрали или заземленной цепи, чтобы обеспечить равное разделение тока между параллельными проводниками.

Если вы устанавливаете проводники заземления оборудования параллельно, они должны соответствовать вышеуказанным требованиям, за исключением того, что вы должны их размер в соответствии с разд. 250-122 (е). Это означает, что провода заземления оборудования, включенные параллельно, могут быть меньше № 1/0.

Расчет параллельных заземляющих проводов оборудования — разд. 250-122 (е). При параллельной прокладке проводников в нескольких кабельных каналах или кабелях в соответствии с разд. 310-4, вы должны проложить проводники заземления оборудования, если они используются, параллельно в каждом кабельном канале или кабеле.Размер каждого параллельного заземляющего проводника оборудования рассчитывается в соответствии с номинальной мощностью устройства максимального тока, защищающего проводники цепи в кабельной канавке или кабеле, в соответствии с таблицей 250-122.

Пример № 3 — Подбор заземляющих проводов параллельно: Q. В здании есть защитное устройство на 600 А для фидера с потребляемой нагрузкой 570 А. Вы должны установить проводники фидера параллельно в двух разных дорожках качения. Заземляющий провод какого размера требуется NEC для каждого кабельного канала?

(а) №3 (в) № 1 (б) № 2 (г) № 1/0

A. Ответ — (c), № 1, на основе устройства максимальной токовой защиты на 600 A [разд. 250-122 (f)].

Минимум № 1/0 для параллельных проводов в гл. 310-4 не распространяется на заземляющие провода оборудования. При параллельной установке проводов в одной дорожке качения коэффициенты регулировки допустимой нагрузки, указанные в гл. 310-15 (b) (2) (a) применяются.

Последовательное и параллельное соединение проводов

«Проводники в электрическом поле» — Диполь.Проводники в электрическом поле. Диэлектрики. В других проводниках электрического поля нет. Поскольку E0 = E1, то E = E0-E1 = 0 Внутри проводника отсутствует электрическое поле. Рассмотрим электрическое поле внутри металлического проводника … В электрическом поле любой диэлектрик становится полярным.

«Параллельное и последовательное соединение» — Законы последовательного соединения. Параллельное соединение проводов. А1. A2. Задача: выделить в схемах участок последовательного соединения проводов. Последовательное соединение.Применение последовательного подключения. Цель: изучить различные соединения проводников.

«Проводники в электростатическом поле» — внутреннее поле ослабит внешнее. Неполярный. +. Евнеш. Полярный. — Металлы; жидкие растворы и расплавы электролитов; плазма. Евнутр. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле. Электростатические свойства однородных металлических проводников. К проводникам относятся: К диэлектрикам относятся воздух, стекло, эбонит, слюда, фарфор, сухое дерево.

«ВТСП» Высокотемпературная сверхпроводимость (ВТСП).Важнейшие открытия в современном естествознании. Открытие WCS. 1. Исследование природы и свойств ВТСП. 2. Влияние внешних факторов на свойства ВТСП материалов. 5. Сильноточные приложения. 4. Слаботочные приложения. В соответствии со структурой программы основными направлениями работы являются:

«Электрическое сопротивление проводника» — Вставьте пропущенные буквы! Схема 2. Схема 3. Узнаем: А) Амперметр — параллельно. Электрический ток называется: Г) Амперметр — последовательно.Б) Вольтметр параллельный. Выберите пары. Электрическое сопротивление Обозначение: Единица измерения (СИ): В) Вольтметр — последовательно. Расчет сопротивления проводника.

«Соединительные проводники» — Когда проводники соединены последовательно: — ток, протекающий по каждому проводнику, одинаков: I1 = I2 = I3 — общее напряжение в цепи равно сумме напряжений в отдельных секциях. цепи U = U1 + U2 — полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи R = R1 + R2.Подключения проводов.

Всего 6 презентаций

Повторение

Чижова Вера Александровна

Учитель физики и информатики

МБОУ СОШ, Красный,

Ненецкий автономный округ.

• Скорость переноса заряда по проводнику
• Заряд, проходящий через проводник за 1 с
• Обозначается ()
• Единица измерения (А) ампер
• Измеряется амперметром
• Зависит от напряжения и сопротивление (закон Ома)

• Напряжение — это работа электрического поля по движению одиночного заряда (1С) по проводнику
• Обозначается буквой (U)
• Измеряется вольтметром
• Единица измерения (В) вольт

• Свойство проводника препятствовать движению заряженных частиц по проводнику под действием электрического поля
• Обозначается R
• Единица измерения (Ом)
• Зависит от руководства по физическим свойствам

Законы последовательного соединения проводов

• Ток одинаков во всех частях цепи
• Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи
• Общее напряжение равно сумме напряжений в отдельных участках

• 1) Требуется сделать елочную гирлянду из лампочек.рассчитан на напряжение 6 В, чтобы его можно было подключить к сети 120 В. Сколько для этого лампочек?

• A) 4. B) 8 B) 16 D) 20 D) 30.

• 2) Определить полное сопротивление цепи, если сопротивление входящих проводов 2 Ом, включенная часть реостата
• 64 Ом и лампа 294 Ом (рисунок 159).

• 1. 240 Ом; 2. 180 Ом; 3. 100 Ом; 4. 120 Ом; 5. 360 Ом.

• 3) При замере напряжения на проводе R 1 оно оказалось равным 12 В.Когда вольтметр был подключен к проводнику R 2 , , тогда он показал 45 В (рисунок 160). Рассчитайте сопротивление R 2, если R 1 = 40 Ом.

• А) 360 Ом; Б) 135 Ом; Б) 150 Ом; Г) 4 Ом; Г) 40 Ом.

• 4) В каждом из двух ТЭНов котла сила тока составляет 5 А. Определить ток в питающих проводах, если элементы соединены последовательно.

• А) 25 А; Б) 5 А; Б) 10 А; Г) 2,5 А.

• 5) Проводники сопротивления 2.4 и 6 Ом включены последовательно и включены в сеть 36 В. Рассчитайте ток в проводниках.

• А) 3 А; Б) 0,33 А; Б) 432 А; Г) 0,5 А; E) 0,3 А.

• 1) Ток в проводнике R 1 составляет 4 А. Какой ток в проводнике R 2 (рисунок 161).

• А) 4 А; Б) 2 А; Б) 8 А; Г) 16 А.

• 2) Сопротивление лампы R 1 = 300 Ом, а напряжение на ней 90 В.Что покажет вольтметр, если его подключить к лампе с сопротивлением R2 = 400 Ом (рисунок 162)?

• А) 240 В; Б) 180 В; Б) 100 В; Г) 120 В; Г) 360 В.

• 3) Три одинаковые лампы соединены последовательно с напряжением 120 В (рисунок 163). Какое напряжение на каждом из них?

• A) 360 В; Б) 120 В; Б) 60 В; Г) 4 В; Г) 40 В.

• 4) На рисунке 164 показан ступенчатый реостат, в котором сопротивление R 1 = R 2 = R 3 =… = R 5 = 10 Ом. Рассчитайте сопротивление в заданном положении подвижного контакта К.

• А) 20 Ом; Б) 50 Ом; Б) 40 Ом; Г) 30 Ом; Г) 3,3 Ом.

• 5) Лампа электрического сопротивления R , а амперметр был подключен к сети 200 В, как показано на рисунке 165. Вычислите сопротивление R , , если амперметр показывает силу тока 0,5 А. Сопротивление лампы 240 Ом.

• А) 120 Ом; Б) 160 Ом; Б) 260 Ом; Г) 60 Ом.

• В цепи с напряжением 12 В подключен резистор сопротивлением 2 (Ом). Какое сопротивление нужно подключить к другому резистору, чтобы сила тока была 2А

Повтор: Последовательное соединение проводов

• В цепи с напряжением 12В подключены два резистора и лампочка. Напряжение на лампочке 5В, на первом резисторе 3В. Сопротивление второго резистора 6 (Ом). Определяем сопротивление первого резистора и лампочки
.

• Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме токов в ветвях
• Напряжение на всех параллельных участках одинаково
• Обратная величина общего сопротивления равна сумме значений обратных сопротивлений всех параллельных участков

Задачи по параллельному подключению потребителей

Сопротивления резисторов соответственно равны 4,6,12 (Ом).Определите ток в каждом резисторе, если напряжение между точками A и B составляет 24 В. Определить ток в неразветвленном участке цепи

Ток в резисторах 2А, 1,5А, 3А соответственно. Определите сопротивление резисторов, если напряжение между точками A и B составляет 16 В.

Д / с § 48,49 упражнение 22 (1.2), упражнение 23 (3)

Цель урока: 1.Ознакомить студентов с последовательным и параллельным соединением проводов. 2. Закономерности, существующие в цепи при последовательном и параллельном соединении проводов. Приложение 3. Научить решать задачи по теме: Последовательное и параллельное соединение проводов 4. Закрепить знания студентов о различных соединениях проводов и сформировать умения для расчета параметров комбинированных цепей

Преимущества и недостатки последовательного подключения Преимущества: Имея элементы, рассчитанные на низкое напряжение (например, лампочки), вы можете соединить их последовательно в необходимом количестве и подключить источник с большим напряжением (так устроены елочные гирлянды. ).Недостаток: Достаточно одного устройства (или элемента) выйти из строя, так как цепь размыкается, а все остальные устройства не работают

Преимущества и недостатки параллельного подключения Преимущества: Если одна из ветвей выходит из строя, остальные продолжают работать. В этом случае каждую ветку можно подключать и отключать отдельно. Недостаток: возможно включение устройств, рассчитанных только на это напряжение

Использование последовательного соединения Главный недостаток последовательного соединения проводов заключается в том, что при выходе из строя одного из элементов соединения отключаются остальные.Так, например, если перегорит одна из ламп на елке, все остальные погаснут. Указанный недостаток может обернуться достоинством. Представьте, что некоторая цепь должна быть защищена от перегрузки: при увеличении тока цепь должна автоматически отключиться. Как это сделать? (Как это сделать? (Например, использовать предохранители) Приведу примеры использования последовательного соединения проводов

Применение параллельного подключения В одну электрическую цепь параллельно могут быть включены самые разные потребители электроэнергии. Такая схема подключения потребителей тока применяется, например, в жилых помещениях.Вопрос студентам: Как подключены электроприборы в вашей квартире?

Могу ли я использовать две одинаковые лампы на 110 В в сети с напряжением 220 В? Как? Сколько одинаковых резисторов было подключено последовательно, если каждый из них имеет сопротивление 50 Ом, а их общее сопротивление — 600 Ом? Два резистора, сопротивление которых составляет 5 Ом и 10 Ом, подключены параллельно к батарее. Текущая сила у кого из них больше? Как изменится сопротивление электрической цепи, если подключить еще один резистор к любому звену цепи: а) последовательно б) параллельно? Как подключить четыре резистора, сопротивление которых равно 0.5 Ом, 2 Ом, 3,5 Ом и 4 Ом, чтобы их общее сопротивление составляло 1 Ом? Проверка знаний

Текст слайда: 1. Законы соединений. 2. Задачи. Параллельное и последовательное соединение проводов

Текст слайда: Последовательное соединение проводников Когда проводники подключаются последовательно, конец одного проводника соединяется с началом другого и так далее. На схемах изображена схема последовательного соединения двух лампочек и схема такого подключения.Если одна из лампочек загорится, цепь разомкнется, а другая лампочка погаснет.

Текст слайда: Когда проводники соединены последовательно, ток на всех участках цепи одинаков: Согласно закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны: Общее напряжение U на обоих проводниках равно равняется сумме напряжений U1 и U2: где R — электрическое сопротивление всей цепи. Отсюда следует: При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.Законы последовательного подключения

Текст слайда: Параллельное соединение проводников При параллельном подключении проводов их концы и концы имеют общие точки подключения к источнику тока.

Текст слайда: Законы параллельного соединения проводников При параллельном подключении напряжения U1 и U2 одинаковы на всех участках цепи: сумма токов I1 и I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленная цепь: Запишем на основе закона Ома: где R — электрическое сопротивление всей цепи, мы получаем Когда проводники соединены параллельно, обратная величина общего сопротивления цепи равна сумме обратной величины сопротивление параллельно соединенных проводов.

Текст слайда: Задача1 Два проводника соединены последовательно. Сопротивление одного проводника R = 2 Ом, другого R = 3 Ом. Показание амперметра, подключенного к первому проводнику, I = 0,5 Ом. Определите ток, протекающий по второму проводнику, общий ток в цепи, полное напряжение цепи.

Текст слайда: Решение проблемы Дано: R1 = 2 Ом R2 = 3 Ом I1 = 0,5 A Решение: I1 = I2 = Iu; I2 = Iu = 0, 5 А U1 = I1R1; U1 = 0,5 x 2 = 1 (В) U2 = I2R2; U2 = 0.5 x 3 = 1, 5 (B) Uu = U1 + U2; Uu = 1 + 1, 5 = 2, 5 (B) I2, Iu, Uu =? Ответ: I2 = Iu = 0, 5 А, Uu = 2, 5 В.

Текст слайда: Задача 2.

Слайд № 10

Слайд №11

Слайд № 12

Слайд № 13

Слайд №14

Текст слайда: Задание 3. Доктора Ватсон и Шерлок Холмс в канун Нового года пригласили друзей в гости. И, вдруг, как гласит один из законов Мерфи: «Все, что должно сломаться, обязательно сломается, причем в самый неподходящий момент.«А, что случилось? Когда хозяин дома стал включать гирлянду на елку для детей, перегорела одна из лампочек, рассчитанная на напряжение 3,5 В. Дети расстроены, хозяин в панике, потому что есть запасной лампочки под рукой нет. Надо спасти праздник, решил Холмс. И, попросив всех успокоиться, Холмс произнес волшебные слова и сделал одно дело. К всеобщей радости детей, гирлянда загорелась. Позже доктор Ватсон спросил Холмса, что он сделал? Что сказал Холмс?

Слайд № 15

Текст слайда: Преимущества и недостатки соединений Пример последовательного соединения: гирлянда.Пример параллельного подключения: светильники в офисе. Достоинства и недостатки подключений: Параллельное — при перегорании одной лампы горят другие. Но когда вы включите лампу с меньшим напряжением, она перегорит. Последовательный — лампы с меньшим возможным напряжением включаются в цепь с высоким напряжением, но если одна лампа перегорела, все не сгорят.

Слайд № 16

Текст слайда: Домашнее задание: Приведите примеры последовательного и параллельного подключения проводов в вашем доме.Povt. § 48, 49. Упражнение. 22 (2), упражнение 23 (3.4).

Измерение параллельных проводов — Continental Control Systems, LLC

Обзор

Параллельные проводники обычно используются для цепей (фидеров) на 400 А и более и инженерных сетей. Два или более наборов фазовых проводов устанавливаются в отдельных кабелепроводах и электрически соединяются на обоих концах, образуя эквивалентный одиночный провод с большей допустимой нагрузкой. Несколько параллельных проводников рассеивают тепло лучше, чем один провод большего сечения.Проводники меньшего диаметра стоят меньше и их легче установить. Например, инженерные сети на 1600 ампер могут быть проложены с использованием пяти кабелепроводов, каждый из которых содержит три проводника 400 тыс. Куб. М, по одному на каждую фазу. Фазовые проводники A от каждого кабелепровода соединяются вместе с выводами фазы A на выключателе на 1600 ампер, а другие концы фазных проводов A соединяются вместе на трансформаторе электросети. Таким же образом подключаются фазы B и C. Выбор размера проема окна трансформатора тока, который подходил бы к параллельным проводам, где они сходятся у выключателя, непросто.Не зная калибра и количества проводов, их расположения и расстояния между проводниками, все, что вы можете сделать, — это сделать обоснованное предположение. Примечание. За возвращаемое оборудование взимается комиссия в размере 15%. Чтобы запросить помощь в выборе ТТ, попросите электрика открыть панель, собрать вышеуказанную информацию, сфотографировать место, где будут установлены ТТ, и отправить эту информацию по адресу [email protected]

Одиночный трансформатор тока — все проводники

Традиционный способ измерения наборов параллельных проводов — использование одного трансформатора тока, достаточно большого, чтобы уместить все проводники.Этот метод обеспечивает хорошую точность, но установка трансформаторов тока вокруг плотно расположенных больших проводов, которые очень жесткие и их трудно перемещать, может быть сложной задачей. На главном распределительном щите (MDP) или панели выключателя трансформаторы тока обычно устанавливаются там, где все параллельные фазные проводники соединяются вместе и заканчиваются на наконечнике выключателя, разъединителя или соединения шины. Внешние размеры трансформатора тока также могут быть ограничивающим фактором из-за небольшого расстояния между тремя фазами и нейтралью. Трансформаторы тока можно также установить вокруг шин, но расстояние между шинами и расстояние от задней части шины до задней стенки корпуса могут быть проблемой.

Будучи относительно более дорогими, чем жесткие магнитные трансформаторы тока, гибкие веревочные катушки Роговского толщиной менее 0,5 дюйма подходят практически для любых ситуаций. Катушки легко установить, но для продуктов первого поколения требуется модуль преобразования сигнала и источник питания постоянного тока. По мере совершенствования технологии катушки Роговского будут подключаться напрямую к счетчикам и в конечном итоге могут заменить традиционные железные трансформаторы тока.

Несколько трансформаторов тока — все проводники

Другой подход — использовать отдельные трансформаторы тока на каждом наборе параллельных фазных проводов, а затем соединить черный и белый провода трансформатора тока от каждой параллельной фазы вместе на входных клеммах трансформатора тока измерителя, соответствующих этой фазе.Теоретически это хороший подход, но есть несколько причин для беспокойства:

• Все параллельные трансформаторы тока должны иметь одинаковый номер детали модели: Различные модели трансформаторов тока имеют разные внутренние нагрузочные резисторы, поэтому их параллельное объединение не будет работать правильно.
• Увеличение количества трансформаторов тока увеличивает риск установки одного трансформатора тока в обратном направлении, неплотное соединение и т. Д. Проблемы труднее обнаружить при использовании нескольких трансформаторов тока, поскольку ошибка будет составлять лишь часть общей мощности.
• Параллельное подключение ТТ незначительно влияет на точность. Фактически, параллельная работа имеет тенденцию к усреднению номинальных ошибок отдельных трансформаторов тока.
• Несколько трансформаторов тока могут стоить больше, чем один более крупный трансформатор тока, но установка обычно проще, что может снизить затраты на рабочую силу.

Вычисления

Примечание : Измеритель WattNode или контрольное оборудование не знает, что используются несколько трансформаторов тока. Невозможно сообщить измерителю WattNode, что у вас есть несколько трансформаторов тока, подключенных параллельно для каждой фазы.Таким образом, необходимо вычислить эффективное значение тока ТТ и использовать его для получения точных измерений. Если вы используете этот подход, при настройке измерителя WattNode или системы мониторинга эффективный рейтинг ТТ (называемый CtAmps, nviCtAmps, nviCtAmpsF и т. Д.) Для каждой фазы будет равен номинальному току ТТ для одного ТТ, умноженному на количество ТТ, используемых для каждой фазы. фаза. Например, если вы используете три трансформатора тока 400A для каждой фазы, то эффективное значение CtAmps будет равно 1200A.

Одиночный трансформатор тока — несколько проводников

Этот подход применим, если в один ТТ можно вставить несколько параллельных проводов, но не все из них.Например, предположим, что каждая фаза имеет шесть проводов, но трансформатор тока подойдет только для четырех из шести проводов. Это должно работать хорошо, особенно если вы контролируете более половины проводников. Между проводниками может быть незначительный дисбаланс тока, но при измерении нескольких проводников этот эффект должен быть незначительным. В этом случае вам нужно будет масштабировать результаты. Самый простой способ масштабировать их — отрегулировать эффективный номинальный ток трансформатора тока.

Вычисления

Например:

Одиночный трансформатор тока — Однопроводной

Такой подход обычно не рекомендуется.Он заключается в установке одного трансформатора тока вокруг одного из параллельных проводов (для каждой фазы). Это привлекательно, потому что вы можете использовать один трансформатор тока на каждую фазу, экономя деньги и упрощая установку. Затем вы исправляете измеренную мощность, умножая ее на количество параллельных проводов. Поэтому, если вы измеряете только один провод из четырех, вам нужно умножить измеренную мощность и энергию на четыре. Проблема с этим подходом заключается в том, что ток не может быть одинаковым во всех проводниках. Это может быть вызвано различиями в длине проводников и различиями в соединениях на каждом конце проводников.Если ток не во всех проводниках одинаков, ваши показания могут быть постоянно высокими или низкими. Для некоторых приложений, таких как управление спросом, это может не вызывать большого беспокойства. Если вы используете один трансформатор тока вокруг одного проводника, вы можете использовать токовый пробник или анализатор мощности с трансформаторами тока для измерения тока в разных проводниках и проверки их идентичности. Это может быть сложно, потому что за время, необходимое для перемещения зонда от одного проводника к другому, ток может измениться.

Вычисления

Примечание : Измеритель WattNode или контрольное оборудование не знает подобных конфигураций. Невозможно сообщить измерителю WattNode, что вы контролируете только один из нескольких фидеров для каждой фазы. Таким образом, эффективные усилители CT необходимо рассчитать и использовать для получения точных измерений. Если вы используете этот подход, при настройке WattNode или системы мониторинга эффективный рейтинг ТТ (называемый CtAmps, nviCtAmps, nviCtAmpsF и т. Д.) Для каждой фазы будет равен номинальному току ТТ для одного ТТ, умноженному на количество проводников для каждой фазы.Например, если вы используете один трансформатор тока на 400 А для измерения одного из трех проводников, составляющих фазу, то эффективное значение CtAmps будет равно 1200 А.

См. Также

Проводники заземления оборудования для параллельных проводников

Оборудование, установленное в электрических системах, обычно требует заземления. Есть несколько особых исключений, которые ослабляют это общее требование NEC ; но, по большей части, электрическое оборудование и обычно нетоковедущие металлические (проводящие) части оборудования должны быть заземлены.

Фотография 1. Крупные электрические фидерные цепи часто устанавливаются с использованием положений для установки параллельных проводов, содержащихся в 310.4 Кодекса.

Критерии эффективности

Требования к характеристикам заземления оборудования приведены в Разделе 250.4 (A) (2) для заземленных систем и 250.4 (B) (1) для незаземленных систем. В этой статье основное внимание уделяется требованиям к заземляющему проводу оборудования для заземленных систем, хотя они по существу одинаковы как для заземленных, так и для незаземленных систем.Часть VI статьи 250 содержит предписывающие правила, касающиеся установки заземляющих проводов оборудования. Требования данной части статьи 250 содержат информацию о требованиях к заземляемому оборудованию, типах заземляющих проводов оборудования, размерах заземляющих проводов оборудования, идентификации заземляющих проводов оборудования и способах подключения.

Необходимость в параллельных проводниках

Фото 2. Параллельно подключенные электрические фидерные жилы, питающие большой щит

Часто при проектировании и установке электрооборудования возникает необходимость в параллельном подключении питающих проводов.Там, где фидеры имеют большие размеры и допустимую нагрузку, они быстро достигают точки, когда становится непрактичным устанавливать их, используя только один провод на фазу и один для заземленных (нейтральных) проводов. Здесь вступают в силу условия для параллельного подключения фидерных проводов. Требования Кодекса к параллельным проводам приведены в 310.4, а требования к заземляющим проводам оборудования для параллельных проводов — в 300.3 (B) (1), 310.4 и 250.122 (F) [см. Фото 2].В этой статье более подробно рассматриваются требования к заземляющим проводам оборудования в целом, но особенно к заземляющим проводам оборудования для фидеров большего размера, установленных с использованием параллельных проводов.

Правила для проводников, установленных параллельно

Правила, касающиеся параллельно установленных электрических проводов, изложены в 310.4 NEC. Прежде чем рассматривать общие требования к проводникам, установленным параллельно, давайте посмотрим, что представляют собой проводники, установленные параллельно.

Медные, плакированные медью или алюминиевые проводники сечением 1/0 и более разрешается устанавливать параллельно. Сюда входят незаземленные фазные проводники, проводники разной полярности, заземленные нейтральные проводники и заземленные фазовые проводники. Положение признает, что несколько проводников могут быть установлены параллельно друг другу не для создания одного проводника, а для создания одного токопроводящего пути (см. Рисунок 1). Другими словами, проводники, установленные параллельно, электрически соединены на обоих концах, создавая токопроводящий путь, способный выдерживать желаемую допустимую нагрузку в зависимости от требований конструкции (см. Фотографии 1 и 2).Параллельные проводники каждой фазы, полярности, нейтрали или других заземленных проводов цепи должны соответствовать всем следующим требованиям:

• Они должны быть одинаковой длины
• Они должны быть прекращены таким же образом
• Они должны иметь одинаковый проводящий материал
• Они должны быть одинакового размера в круговой миле
• Они должны иметь одинаковый тип изоляции

Рис. 1. Проводники устанавливаются параллельно, образуя один больший токопроводящий путь, а не один проводник.

Если проводники проложены в отдельных кабелях или кабельных каналах, кабельные каналы или кабели должны иметь одинаковые физические характеристики, и одинаковое количество проводников в параллельном наборе должно быть установлено в каждой кабельной канавке. Заземляющие провода оборудования, устанавливаемые с параллельными проводниками, также должны соответствовать всем вышеперечисленным требованиям, за исключением требования к сечению не менее 1/0. Требования к размерам основаны на правилах 250.122 (F). Эти правила калибровки подробно рассматриваются далее в статье.

Общие требования к монтажу проводников цепи

Если заземляющие проводники оборудования установлены с параллельными проводниками фидера, требования 310.4 имеют обязательное применение. Чтобы лучше понять требования 310.4 и 250.122 (F), необходимо сделать краткий обзор правил 300.3 (B) и 250.134 (B). Требования в этих разделах требуют, чтобы все проводники цепи, включая любые заземленные проводники и все заземляющие проводники оборудования, были установлены вместе, как правило, в одной кабельной канавке, сборке кабельной шины, кабельном лотке, желобе, кабеле или шнуре.Это требование служит для поддержания низких уровней импеданса как в нормальных, так и в ненормальных условиях (замыкание на землю). Разделение заземляющих проводов оборудования приводит к увеличению индуктивного сопротивления, что повышает уровень сопротивления. Это одна из основных причин установки заземляющих проводов оборудования в каждой кабельной канавке, если они установлены в нескольких кабельных каналах. В условиях замыкания на землю заземляющий провод оборудования несет более высокий уровень тока короткого замыкания до тех пор, пока устройство максимального тока не откроется и не сбросит это событие из системы.Если в одной из дорожек параллельного набора имеется только один заземляющий проводник, импеданс значительно возрастает из-за индуктивного реактивного сопротивления. Отсутствие заземляющих проводов оборудования в каждой кабельной канавке или кабеле нарушает не только 250.122 (F), но также 300.3 (B) и 250.134 (B). Конечно, любой из типов заземляющих проводов оборудования, указанных в 250.118, может использоваться для установки параллельных проводов. Требование к размеру относится только к установкам, в которых проложены заземляющие провода оборудования проводного типа.

Типы заземляющих проводов оборудования

Фото 3. Электрические металлические трубки, используемые в качестве заземляющего проводника оборудования для фидера, состоящего из проводов, установленных параллельно

Раздел 250.118 предоставляет длинный список приемлемых заземляющих проводов оборудования, которые квалифицируются как эффективный путь тока замыкания на землю, если они установлены в соответствии со всеми другими применимыми требованиями NEC. В этом разделе заземляющие проводники оборудования проводного типа распознаются как медные или другие коррозионно-стойкие.В нем также перечислены кабелепроводы, металлические трубы, металлические кабельные сборки и другие подходящие заземляющие провода для оборудования. Если в качестве заземляющего проводника оборудования используется металлический кабелепровод, он должен соответствовать требованиям 110.12 в отношении качества изготовления, поддержки и крепления, изложенным в главе 3 для конкретного используемого метода проводки, и они должны иметь те же физические характеристики, что и в 310.4. (см. фото 3).

Определение размеров проводов заземления параллельного оборудования

Рисунок 2.Все проводники цепи, включая любые заземленные проводники и проводники заземления оборудования, должны быть сгруппированы вместе в соответствии с 300.3 (B).

Если электрические проводники установлены параллельно и все они находятся в одном и том же кабельном канале или другом корпусе, таком как кабельный канал или вспомогательный желоб, правила выбора размеров для заземляющих проводов оборудования проводного типа довольно просты. Просто используйте номинал устройства максимального тока, защищающего параллельный набор, и обратитесь к таблице 250.122 для одиночного заземляющего проводника оборудования минимального сечения проводного типа. Если заземляющие проводники оборудования установлены с проводниками параллельно, и они находятся в нескольких отдельных кабельных каналах или кабельных сборках, заземляющие проводники оборудования проводного типа должны проходить параллельно в каждом кабельном канале и должны соответствовать всем требованиям 310.4, за исключением правила калибровки (см. рисунок 2).

Фото 4. Подключение заземляющих проводов параллельного оборудования к оборудованию

Заземляющие провода оборудования для параллельной прокладки не должны соответствовать требованиям 310.4, который требует минимального сечения проводника 1/0, потому что заземляющие проводники оборудования в каждой кабельной канавке имеют полный размер, как того требует 250.122. Заземляющие проводники оборудования при параллельной установке не устанавливаются параллельно для создания одного большего проводящего пути, как в случае незаземленных фазных проводов цепи и заземленного (нейтрального) проводника, если таковой имеется. См. 250.122 (F) и 310.4 для точного языка кода, который обеспечивает это требование.

Подбор размеров заземляющих проводов оборудования

Рисунок 3.Требования к размерам заземляющих проводов оборудования, установленных с параллельными фидерами

Правила расчета размеров заземляющих проводов оборудования, установленных с параллельными проходами проводов, приведены в 250.122 (F). Заземляющие проводники оборудования, установленные в нескольких отдельных кабельных каналах или кабелях, должны иметь размер, основанный на номинальных характеристиках устройства максимального тока, защищающего параллельный набор проводов, в соответствии с таблицей 250.122 (см. Рисунок 3). Это означает, что если устройство защиты от перегрузки по току для фидера рассчитано на 800 ампер, размер заземляющего проводника оборудования (проволочного типа) не может быть менее 1/0 меди, алюминия 3/0 kcmil или алюминия с медным покрытием.

Вопрос № 1: Если размер устройства максимального тока, защищающего фидер, рассчитан на 1600 ампер, какой минимальный размер алюминиевого заземляющего проводника оборудования (проволочного типа) требуется в каждом кабельном канале параллельного набора? *

Пример 1

Раздел 250.122 (B) также включает требование, касающееся проводников, размер которых увеличен, например, из-за падения напряжения. Если заземляющие проводники оборудования (проволочного типа) устанавливаются параллельно с проводниками, которые устанавливаются в отдельных кабельных каналах и увеличиваются в размере из-за падения напряжения, все заземляющие проводники оборудования должны быть пропорционально увеличены в размере (см. Пример 1).

Соединения проводов заземления оборудования

Рисунок 4. Подключение заземляющих проводов оборудования для заземленной системы

Заземляющие провода оборудования являются важным компонентом эффективного пути тока замыкания на землю. Одним из наиболее важных моментов в любой электрической цепи являются клеммы или соединения. Обычно это точка, в которой может произойти отказ цепи. Требования Кодекса к соединениям заземляющих проводов оборудования изложены в статье 250.130. Это правило касается требуемых соединений в отдельно производной системе или службе. Для заземленной системы требуется, чтобы заземляющий провод оборудования был подключен к заземленному проводнику и проводнику заземляющего электрода на рабочем месте или у источника отдельно выделенной системы, как предусмотрено в 250.30 (A) (1) (см. Рисунок 4). . Те же правила применяются к незаземленной системе, за исключением того, что в незаземленной системе нет заземленного проводника. В этом случае заземляющий провод оборудования подключается к проводнику заземляющего электрода и корпусу (см. Рисунок 5).

Рисунок 5. Подключение заземляющих проводов оборудования для незаземленной системы

Раздел 250.8 содержит более конкретные требования к соединениям заземляющих и заземляющих проводов. В этом разделе требуется, чтобы эти соединения выполнялись с использованием перечисленных наконечников, указанных соединителей давления, указанных зажимов или других перечисленных средств (см. Фото 4, 5 и 6). Это одно из тех правил NEC, которое требует использования перечисленного оборудования.

Дополнительная информация о перечисленном заземляющем и соединительном оборудовании содержится в Руководстве по электрическому оборудованию (Белая книга UL) в категории (KDER).Еще одно ключевое требование содержится в Разделе 250.12. В случае установки окрашенных или покрытых кожухов, к которым должны быть подключены заземляющие провода оборудования, необходимо удалить покрытие для обеспечения непрерывности и проводимости электрической цепи, если только соединения не выполняются с использованием фитингов, предназначенных для устранения необходимости удаления покрытия.

Сводка

Фото 5. Подключение заземляющих проводов оборудования с помощью перечисленных наконечников

Заземляющий проводник схемы заземления и соединения в любой электрической системе выполняет две основные функции.Во-первых, он служит для заземления оборудования. Это поддерживает оборудование на уровне потенциала земли или как можно более близком к нему. Вторая функция заземляющего проводника оборудования — обеспечить эффективный путь тока замыкания на землю, чтобы облегчить работу устройства максимального тока во время замыканий на землю. Если заземляющие провода оборудования устанавливаются параллельно, применяются все требования 250.122 (F), 310.4, 300.3 (B) и 250.134 (B).

Фото 6.Соединения заземляющих проводов оборудования, выполненные на щите, снабженном фидером, установленным с параллельными проводниками

Заземляющие проводники оборудования типа «провод», проложенные параллельно, должны быть рассчитаны на основе номинала устройства максимального тока, защищающего параллельный набор, в соответствии с таблицей 250.122. Требование минимального размера 1/0 для проводов, установленных параллельно, не применяется к заземляющим проводам оборудования, но все другие требования к установке, содержащиеся в 310.4 применяются к заземляющим проводам оборудования проводного типа. Информация, представленная в этой статье, основана на минимальных требованиях, содержащихся в NEC-2005. Как всегда, обязательно уточните в местных органах власти, в юрисдикции которых есть какие-либо местные правила, которые могут также применяться к установкам параллельных проводов.

* Ответ: Алюминий, плакированный медью или алюминием 350 тыс. Мил.

параллельных проводниках — журнал IAEI

Источники питания и фидеры с высокой допустимой нагрузкой часто устанавливаются с параллельными проводниками для уменьшения натяжения и упрощения работы.Я уверен, вы уже знаете, что длинный список условий требует разрешения на параллельные проводники. В этой статье рассматриваются требования Правила 12-108 «Параллельные проводники», а также некоторые существенные изменения для таких установок, которые теперь предусмотрены в Электротехническом кодексе Канады 2012 года.

Правило 12-108 определяет, что, за исключением нейтрали, цепей управления и контрольно-измерительных приборов, параллельные проводники не должны быть меньше 1/0 AWG из меди или алюминия. Несомненно, это требование разработано для ограничения использования параллельных проводов такими обстоятельствами, когда этот метод подключения действительно необходим.Мы уже знаем, что в этом правиле содержатся многочисленные меры предосторожности, чтобы обеспечить как можно более равную нагрузку параллельно включенных проводов, чтобы предотвратить несбалансированную нагрузку, перегрев и последующие отказы.

Чтобы обеспечить равномерную нагрузку на проводники, Правило 12-108 требует, чтобы параллельные проводники имели одинаковые характеристики, включая одинаковые размеры, типы изоляции, методы заделки, материалы проводки, длину, ориентацию и без каких-либо стыков в линию. В Приложении B показаны необходимые конфигурации проводов.Эти специальные устройства предназначены для минимизации различий в индуктивном реактивном сопротивлении и разделении токов нагрузки. Следует проконсультироваться с производителем проводов и кабелей, если возникнет необходимость использовать схемы проводки, отличные от приведенных в Приложении B.

Кроме того, Правило 12-904 требует, чтобы, когда параллельные проводники проложены в кабелях или кабельных каналах, каждый кабель или кабельный канал должен содержать равное количество проводников от каждой фазы и нейтрали. Каждый кабель или кабелепровод должен быть из одного материала и иметь одинаковые физические характеристики, чтобы свести к минимуму разницу в импедансе проводников.Для этого требования есть несколько очень веских причин. Если мы, например, попытаемся установить параллельные проводники в кабелепроводах разных типов (например, из ПВХ и стали), мы обнаружим неравную нагрузку в параллельных проводниках по причинам, описанным выше.

Но теперь нас ждут новые испытания с изменениями этого правила. Как вы уже знаете, некоторые из наших прежних ожиданий сейчас проходят проверку, поскольку Электротехнические нормы Канады 2012 года внесли два важных изменения в вышеуказанные требования:

(2) определяет, что разрешено одиночное сращивание каждого параллельного проводника для соответствия требованиям Правила 4-006 «Ограничение температуры».Как вы помните, это правило требует, чтобы: «Если на оборудовании указана максимальная температура оконечной нагрузки, максимально допустимая допустимая токовая нагрузка проводника должна быть основана на соответствующем столбце температуры из Таблиц 1, 2, 3 и 4.» Вы также помните, что это правило применяется к обоим концам проводника. Если, например, мы используем проводку с номинальной температурой 90 ° C для подключения к автоматическим выключателям с максимальной температурой 75 ° C, мы обычно основываем наши токопроводящие токи на столбцах 75 ° C в таблицах 1–4.Однако это нововведение также позволяет нам сращивать провода большего диаметра, чтобы обеспечить максимальные температуры подключения проводов, указанные в Правиле 4-006, что позволяет использовать номинальную температуру 90 ° C. Хотя это допустимо, это все же не лучшая идея, поскольку каждое соединение является потенциально слабым звеном.

(3) определяет, что: «В параллельных наборах проводники одной фазы, полярности или провод заземленной цепи не должны иметь такие же характеристики, как у проводника другой фазы, полярности или заземленной цепи.«Это открывает возможность для параллельных проводников одной фазы, которые могут иметь различный размер, материал (медь или алюминий), длину, тип изоляции и метод подключения, если параллельные проводники каждой фазы имеют одинаковые характеристики. Я подозреваю, что это изменение было разработано, чтобы упростить ремонт, а не первоначальную установку.

Как и в случае с предыдущими статьями, вам всегда следует консультироваться с органами надзора за электрооборудованием каждой провинции или территории для более точной интерпретации любого из вышеперечисленных.

Твердая земля: увеличение допустимой нагрузки параллельного проводника

Джек Смит

В феврале я имел привилегию модерировать Интернет-конференция для журнала «Инженер-консультант». Заголовок был «Обновление Национального электротехнического кодекса 2011 года». Спикерами веб-трансляции были Кеннет Ловорн, ЧП, президент, главный инженер Lovorn Engineering Associates, LLC в Питтсбурге; и Том Дивайн, ЧП, старший инженер и руководитель проекта в Smith Seckman Reid, Inc.в Хьюстоне.

Во время веб-трансляции Ловорн и Дивайн сосредоточили внимание на некоторых важных изменениях в самой последней версии NEC: выпуске 2011 года. Они рассмотрели следующие конкретные темы:

• Доступная маркировка поля тока короткого замыкания
• Ограничения на общий нейтральный проводник
• Расположение розеток GFCI для заземления отдельной системы
• Токовая нагрузка параллельного проводника
• Блоки распределения питания центра обработки данных
• Защита от замыканий на землю.

В колонке, которую я написал два месяца назад, я обсудил одно из новых требований Национального электротехнического кодекса (NEC), касающееся имеющейся маркировки тока короткого замыкания. Ограниченное пространство для этой колонки не позволяет мне охватить все темы, которые Ловорн и Божественный профессионально затронули в веб-трансляции. Так что в этом месяце я сосредоточусь на объяснении Divine изменений NEC 2011 года, которые связаны с допустимой токовой нагрузкой параллельных проводов.

Divine сообщила, что раздел 310.4 в версии NEC 2008 года стал 310.10 в NEC 2011. В NEC 2008 говорится, что «провода сечением 1/0 AWG и больше должны проходить параллельно». NEC 2011 говорит почти то же самое. Разница в том, что в версии 2011 года указано, что «только размеры 1/0 AWG и больше могут работать параллельно с ».

Divine объяснил, что уполномоченный орган (AHJ) может разрешить параллельную работу небольших проводников в соответствии с NEC 2008 года. Однако в соответствии с NEC 2011 года AHJ не может допустить этого, если он или она не внесет поправки в кодекс.

На практике это несущественное изменение. «По моему опыту, — сказал Дивайн, — AHJ всегда применяли запрет на параллельное подключение проводов менее 1/0 AWG — как если бы это было явно указано в кодексе. Это не было конкретно указано, но если бы я попытался Параллельные проводники AWG №1, например, будет возражать AHJ «.

AHJ — это организация, офис или физическое лицо, ответственное за утверждение оборудования, материалов, установки или процедуры. Как правило, AHJ — это местный электротехнический инспектор, наделенный законными полномочиями в соответствии с постановлением города, округа или штата.

Во время веб-трансляции Divine также обсудила некоторые правила для параллельных проводников, которые не изменились с NEC 2008 года на NEC 2011 года. Параллельные проводники должны быть идентичными, чтобы импедансы отдельных проводов были как можно ближе к равным. Поскольку полное сопротивление проводника очень низкое, небольшие изменения в составе, геометрии или заделке могут вызвать непропорционально большое изменение общего импеданса проводника.

«Каждый отдельный проводник в параллельной сборке несет ток в обратной зависимости от его индивидуального импеданса», — сказал Дивайн.«Когда фидер работает при некотором токе, близком к его полной допустимой нагрузке, небольшое изменение импеданса между параллельными проводниками может вызвать слишком большой ток в проводниках с более низким импедансом, что приведет к их перегрузке и перегреву».

Divine объяснил, что параллельные проводники должны иметь одинаковую длину, материал, площадь поперечного сечения и изоляцию. Они также должны использовать один и тот же метод заделки и располагаться в одной и той же кабельной канавке или в идентичной кабельной сборке.

«В кодексе конкретно сказано, что правило подобия применяется только к каждому проводнику отдельно», — сказал Дивайн.«Например, нормально, чтобы провод фазы A был алюминиевым, в то время как проводники фазы B и фазы C были медными. Просто необходимо, чтобы все проводники фазы A были алюминиевыми, а все проводники фазы B и C были медными. Это необычная ситуация, и обычно она не возникает в новом дизайне ».

Причины для параллельных проводов

Самая популярная причина для параллельного подключения проводов — обеспечение большей допустимой нагрузки, чем может обеспечить одиночный провод. «В типовой конструкции здания самые большие проводники обычно составляют 500 или 600 тысяч кубометров», — сказал Дивайн.«И многие электрические подрядчики на самом деле будут возражать против 600 тысяч кубометров в миле. Если необходима допустимая токовая нагрузка более 400 А, использование параллельных проводов — единственное разумное решение. На практике нижний предел проводников 1/0 AWG для параллельного подключения не имеет такой большой влияние на электрические конструкции объектов ».

Другой причиной использования параллельных проводов является снижение падения напряжения, особенно при запуске двигателя или других нагрузках с низким коэффициентом мощности. При использовании однопроводных проводов с нагрузками с низким коэффициентом мощности сопротивление переменному току или индуктивное реактивное сопротивление преобладает над падением напряжения.Сама по себе индуктивность не сильно зависит от размера проводника. «Иная ситуация с сопротивлением переменному току, которое существенно меняется в зависимости от размера проводника», — сказал Дивайн. «Индуктивность очень мало изменяется в зависимости от площади поперечного сечения проводника. Однако сопротивление переменному току изменяется обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника».

Другими словами, увеличение размера проводника не очень помогает уменьшить падение напряжения, вызванное индуктивностью. С другой стороны, при низком коэффициенте мощности обычно происходит падение напряжения из-за индуктивного сопротивления проводника.«Я обнаружил, что это особенно полезно, когда я работаю с пожарными насосами, которые могут быть расположены на значительном расстоянии от электросети», — сказал Дивайн. «Раздел 695.7 [NEC] ограничивает падение напряжения при пусковых условиях для пожарных насосов только до 15 процентов».

Ситуации, в которых разрешены параллельные проводники меньшего диаметра

Есть несколько исключений, которые позволяют параллельно прокладывать проводники менее 1/0 AWG. Во-первых, # 2 AWG и # 1 AWG могут использоваться в существующих установках под техническим надзором.«Это исключение может быть важным для управления гармоническим током в нейтрали», — сказал Дивайн.