Способы соединения потребителей электроэнергии.

 

Последовательное соединение

При последовательном соединении во всей цепи (и в источнике в том числе) ток одинаковый:

Iобщ = I1 = I2 = I3 = Iист;

 

Общее сопротивление цепи складывается из сопротивлений каждого потребителя:

Rобщ = R₁+ R₂ +R₃;

 

Общее напряжение складывается из падений напряжений на каждом потребителе:

Uобщ = U₁ + U₂ + U₃;

 

Вывод:

Ø При подключении потребителей последовательно общее сопротивление цепи увеличится, а общий ток уменьшится (Iобщ = Uобщ/Rобщ);

Ø При последовательном соединении, наибольшее падение напряжения и выделение тепловой энергии будет на потребителе наименьшей мощности, т.е. с наибольшем сопротивлением.

 

Прим. Так как подключение или отключение потребителей при последовательном соединении будет влиять на работу остальных потребителей, такое соединение применяется редко (гирлянда, тяговые двигатели на некоторых локомотивах) – для уменьшения напряжения на каждом потребителе.

Параллельное соединение

При параллельном соединении каждый потребитель подключается на одинаковое напряжение (часто говорят, что напряжение подается на потребитель):

U общ = U1 = U2 = U3;

Общий ток в цепи складывается из токов через каждый потребитель:

I общ = I1 + I2 + I3; (по 1-му закону Кирхгофа)

 

 

В такой схеме складываются не сопротивления потребителей, а их проводимости:

 

G_общ = G₁ + G₂ + G₃; т.е. 1/Rобщ = 1/R₁+ 1/R₂ +1/R₃;

Следствия:

Ø общее сопротивление цепи при параллельном соединении будет всегда меньше самого наименьшего сопротивления любой из ветви;

Ø при увеличении числа потребителей включенных параллельно, общее сопротивление цепи уменьшается, а общий потребляемый ток увеличивается (увеличивается нагрузка цепи);

Ø больший ток пойдет по цепи с меньшим сопротивлением;

Ø если при параллельном соединении сопротивление потребителей одинаково, то общее сопротивление R _общ можно определять по формуле:

 

R - сопротивление одного потребителя

R _общ = ----

N - количество потребителей

 

3. Смешанное соединение (мостовая схема)

Частным случаем смешанного соединения является мостовая схема.

Мостовая схема имеет четыре плеча A – C – B – D, каждое плечо моста включает в себя потребитель (на данной схеме – резисторы, но могут быть электродвигатели). Так же мост имеет две диагонали

А – С - питающая диагональ

В – D - измерительная диагональ.

 

При одинаковых параметрах потребителей (R1 = R2 = R3 =R4 или, в схеме с двигателями – если они работают в одном режиме)падение напряжений на плечах моста будет равным, и потенциалы точек В и D будут равны (φв = φD). Тогда напряжение на гальванометре равно нулю, т.е. ток через измерительную диагональ не идет. Такой мост называется уравновешенным.

Равновесие моста имеет место не только при равенстве параметров всех потребителей, но и при условии R1 /R4= R2 /R3. При изменении сопротивления любого плеча (один из двигателей выходит из общего режима работы) равновесие моста нарушается, на измерительной диагонали появляется напряжение и ток. Поэтому такая схема используется, в частности, для срабатывания реле боксования в электровозах, тепловозах, секциях электропоездов.