какие виды соединения потребителей используются в электрических сетях
Типы электрических соединений.
Существуют три основных типа электрических соединений:
1. Последовательное соединение.
При этом все аппараты и приборы соединяются в единую непрерывную цепь, как лампы в ёлочной гирлянде.
Если в такой гирлянде (с последовательным соединением) перегорит хотя бы одна лампа, то погаснет вся гирлянда. В последовательной цепи сила тока на всех её участках одинакова : I1 = I2 = I3 , общее сопротивление всей цепи будет равно сумме всех сопротивлений: Rобщ = R1 + R2 + R3 , а общее напряжение всей цепи будет равно сумме падений напряжения на каждом её участке: Uобщ = U1 + U2 + U3. Для расчёта последовательной цепи применяют Закон Омадля неразветвлённой цепи.
Сила тока в неразветвлённой цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению цепи:
2. Параллельное соединение.
Для изучения свойств электрических цепей с параллельным соединением необходимо вспомнить Первый Закон Кирхгофа: если к одной точке (узлу) подвести несколько проводников и несколько вывести, то…
В горизонтальную трубу поступает вода, в тройнике она разделяется и далее течёт в обе стороны по горизонтальной трубе. Очевидно, что количество воды, протекающей по верхней трубе и входящей в тройник будет равно сумме количества воды, вытекающей из тройника в обоих направлениях, причём правый и левый потоки будут распределяться в зависимости от диаметра каждой трубы.
Для электрических цепей это значит, что токи, выходящие из узла (то есть, в параллельных цепях), будут распределяться в зависимости от сопротивления каждой цепи, а значит, при одинаковом сопротивлении параллельных цепей токи между ними будут разделяться поровну.
При параллельном соединении две и более электрических цепей имеют общее начало и общий конец.
Каждая электрическая цепь проводит ток в большей или меньшей степени. Способность цепи проводить электрический ток называется проводимостью. Очевидно, что чем меньше сопротивление цепи, тем лучше её проводимость и наоборот. Из этого следует, что проводимость – это величина, обратная сопротивлению, то есть :
g = 
Единица измерения – Сименс (Сим).
Если мы имеем 3 параллельные цепи, то, применив 1й Закон Кирхгофа, мы получим, что проводимость общего участка будет равна сумме проводимостей каждой цепи : gобщ = g1 + g2 + g3.
Учитывая, что g = , получается, что
U1 = U2 = U3 то есть, напряжение в каждой цепи одинаково и равно напряжению на клеммах всей цепи, а Iобщ = I1 + I2 + I3 то есть, сила тока во всей цепи равна сумме токов в каждой цепи.
Rобщ = 
= 
=1,6 Ом. Таким образом, общее сопротивление двух параллельных цепей уменьшилось.
Исходя из этого, можно сделать вывод, что общее сопротивление параллельных цепей всегда будет меньше меньшего из сопротивлений и, если из нескольких параллельных цепей убрать хотя бы одну, то общее сопротивление увеличится (так как уменьшится общая проводимость)!
3. Смешанное соединение.
Это сочетание последовательных и параллельных цепей, то есть, цепь то разветвляется, то сходится в одну. Общее сопротивление такой цепи определяется, как сумма сопротивлений всех разветвлённых и неразветвлённых участков, рассчитанных раздельно, например:
Rобщ=R1+ 
+ R4
Виды соединений потребителей.
Различают последовательное, параллельное и смешанное соединение потребителей.
Припоследовательном соединении потребителей конец первого потребителя присоединяется к началу второго, конец второго – к началу третьего и т.д.
Рисунок 9 – Схема последовательного соединения потребителей
1) Сила тока на всех потребителях одинаковая 
2) Общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных потребителей 
3) Напряжение на зажимах цепи равно сумме падений напряжений на отдельных её участках 
.
При необходимости уменьшить U и I приемника последовательно ему подключают резистор.
Вывод: при выходе из работы одного элемента вся цепь обесточивается, и при изменении сопротивления одного из них меняется ток во всей цепи и напряжение на каждом элементе.
При параллельном соединении элементов цепи все начала собираются в одну точку, а концы в другую точку и включаются в электрическую цепь, образуя параллельные ветви.
Рисунок 10 – Схема параллельного соединения потребителей
1) Общий ток равен сумме токов параллельных ветвей 
2) Напряжение на всех потребителях включенных параллельно одинаковое
3) Общее сопротивление будет меньше наименьшего из включенных параллельно
Из закона Ома для участка цепи 
– для двух потребителей
Если сопротивление потребителей равны, то 
При выходе из строя одного потребителя остальные остаются включенные в цепь.
Все приемники находятся под одним напряжением независимо от их мощности (сопротивления).
Смешанным называется такое соединение потребителей, когда в цепи имеются одновременно и параллельное и последовательное их соединение.
Цепь постепенно упрощают, заменяя эквивалентным (равноценным) сопротивлением, используя формулы для последовательного и параллельного соединения потребителей.
Дата добавления: 2017-11-21 ; просмотров: 4544 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Лекция 8.9 Виды соединения потребителей.
Последовательное и параллельное соединение потребителей.
Практикум по решению задач по теме «Законы постоянного тока».
1. Последовательное и параллельное соединение потребителей.
2. Практикум по решению задач по теме «Законы постоянного тока».
Виды соединения потребителей.
1. Сила тока во всех последовательно соединенных участках цепи одинакова:
2. Напряжение в цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме напряжений на каждом участке:
3. Сопротивление цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме сопротивлений каждого участка:
Если все сопротивления в цепи одинаковы, то:
При последовательном соединении общее сопротивление увеличивается (больше большего).
1. Сила тока в неразветвленном участке цепи равна сумме сил токов во всех параллельно соединенных участках.
2. Напряжение на всех параллельно соединенных участках цепи одинаково:
3. При параллельном соединении проводников проводимости складываются (складываются величины, обратные сопротивлению):
Если все сопротивления в цепи одинаковы, то: 
При параллельном соединении общее сопротивление уменьшается (меньше меньшего).
4. Работа электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков, равна сумме работ на отдельных участках:
т.к. 
.
5. Мощность электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках:
6. Т.к. напряжения на всех участках одинаковы, то:
Для двух резисторов: 
– чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.
Параллельное и последовательное соединение проводников в электрической цепи
При монтаже электрических цепей в электротехнике применяют последовательное и параллельное соединение проводников. От выбранного способа соединения источников и потребителей в значительной мере зависят рабочие параметры подключенного оборудования. Поэтому особенности обоих методов построения схемы обязательно должны учитываться при проектировании электроцепей.
Что такое параллельное соединение проводников
При данном способе в составе схемы в крайних точках соединяются начала и концы всех нагрузок, подключенных к источнику электротока. Сами же нагрузки размещаются параллельно по отношению друг к другу. Количество подключенных по такой схеме компонентов не ограничивается. Схема используется во многих сферах, позволяя решать разные задачи компоновки сетей. Например, часто задействуют параллельное соединение аккумуляторов.
При контрольном измерении значения вольтажа электроприборов вольтметр будет показывать одинаковые величины. Это означает, что электронапряжение на каждой нагрузке будет равняться общей величине вольтажа, действующего в электрической цепи.
Особенностью схемы параллельного соединения можно назвать разветвление цепи. В месте разветвления происходит деление заряда с направлением его частей по отдельной линии к соответствующему проводнику. Поэтому общая величина тока будет равна суммарному значению токов на каждой из включенных нагрузок.
Совокупное электрическое сопротивление всей электроцепи имеет меньшее абсолютное значение, по сравнению с каждым из приборов.
Что такое последовательное соединение проводников
Суть этого способа заключается в том, что компоненты цепи подключаются друг к другу поочередно. Первый проводник одним проводом подключается к источнику питания. Второй его провод соединяется со вторым проводником, от которого идет конец на третий проводник и т.д., пока цепь не будет замкнута. Классическим примером последовательной электроцепи можно назвать подключение лампочек в гирлянде.
Ток проходит по цепи приборов, состоящей из резисторов, ламп или других нагрузок, протекая через каждый включенный в электроцепь прибор. В собранной таким способом цепи отсутствует эффект деления и накопления заряда на разных ее участках. Соответственно, физическая величина ампеража будет на всех участках одинаковой.
Совокупное электросопротивление всех последовательно соединенных нагрузок, приборов и устройств любого типа равняется сумме их индивидуальных сопротивлений. Таким образом, его значение прямо зависит от количества подключенных приборов и их параметров.
Аналогично рассчитывается и совокупный вольтаж. Он равняется сумме напряжений, действующих на каждом отдельном электроприборе.
Разница между последовательным и параллельным соединением, преимущества и недостатки
Принципиальные отличия между последовательным и параллельным соединение проводников по ключевым электротехническим параметрам приведены в таблице:
| Параметр/тип соединения | Последовательное | Параллельное |
| Электросопротивление | Равняется сумме электросопротивлений всех электропотребителей. | Меньше значения электросопротивления каждого отдельного из подключенных электроприборов. |
| Напряжение | Равняется совокупному вольтажу всех электропотребителей. | Одинаковая величина на всех участках электроцепи. |
| Сила тока | Одинаковая величина на всех участках электроцепи. | Равняется совокупному значению токов на каждом из приборов. |
Плюсы и минусы последовательного соединения
Основными преимуществам электроцепей из последовательно соединенных приборов являются их следующие особенности:
Однако у этого способа компоновки электросхемы есть и серьезные недостатки. Главным из них является ненадежность цепи из последовательно соединенных проводников. При выходе из строя любого из подключенных приборов, происходит отключение всей цепи.
Кроме того, минусом является снижение напряжения при увеличении количества подключенных потребителей. Примером может служить последовательное соединение нескольких ламп. Чем больше осветительных приборов подключено таким способом к источнику электропитания, тем менее яркий свет они будут давать.
Плюсы и минусы параллельного соединения
При использовании параллельного соединения проводников обеспечиваются такой набор преимуществ:
Недостатком является более сложный расчет и сложная схема, использование которой повышает стоимость комплектации электросети.
Закон Ома для участка цепи
Одним из ключевых электротехнических законов можно назвать закон Ома для участка цепи. Именно этим законом объясняются отличия, которые существуют для параллельного и последовательного соединения проводников.
Формулируется он таким образом:
Записывается он следующей формулой:
I = U/R, где
I – сила тока, (А);
U – вольтаж, (В);
R – электросопротивление, (Ом).
Смешанное соединение проводников в электрической цепи
На практике сборку электроцепей, как правило, проводят таким метод, который предусматривает смешанное соединение проводников. Это комбинированное решение, которое сочетает оба способа. Обычно для монтажа основной сети используют параллель, а отдельные потребители при необходимости объединяют в последовательную сеть.
При расчете и сборке смешанных соединений сопротивлений обязательно должны учитываться особенности, преимущества и недостатки обоих методов подключения. В ходе проектирования, схему целесообразно разбить на отдельные части и выполнить расчет в по физическим законам, которые справедливы для последовательного и параллельного соединения. После этого, составные части объединяют в единую схему.
Как соединить вольтметр и амперметр в цепь
К числу основных электротехнических параметров относятся сила тока и вольтаж. Для контроля этих величин используют приборы – амперметры и вольтметры. Требования по подключению этих приборов в цепь определяются, исходя из законов, которые действуют для последовательного и параллельного соединения.
Для измерения величины тока производится включение амперметра в цепь строго последовательно с рабочей нагрузкой. Важно, чтобы сопротивление самого прибора было минимальным, чтобы не допустить его влияние на работу электрооборудования. Если амперметр подключить параллельно, это приведет к выходу амперметра из строя.
Для измерения напряжения вольтметр в цепь подключается строго параллельно источнику или приемнику тока. Сам измерительный прибор должен иметь довольно высокое собственное сопротивление. Это требуется, чтобы при измерении можно было пренебречь величиной тока, который отбирается через вольтметр.
Применение параллельного и последовательного соединения в электротехнике
Параллельное соединение активно применяется для монтажа проводки и цепей в различных видах электрического оборудования и приборов. Оно дает возможность подключить электрические устройства к электросети независимо друг от друга.
Последовательное соединение используют, когда нужно обеспечить включение и отключение определенных приборов. Именно по этой схеме подсоединяются выключатели и тумблеры. Также схема хорошо подходит в тех случаях, когда необходимо сформировать электроцепь из потребителей с малым значением номинального напряжения.
При параллельном соединении конденсаторов совокупная емкость равняется сумме емкостей каждого полупроводника. В случае применения последовательного соединения конденсаторов, результирующая емкость уменьшается вдвое. Это свойство также используется при формировании электроцепей.
Последовательное соединение проводников: видео
Параллельное соединение проводников: видео
Способы соединения резисторов, решение задачи смешанного соединения проводников: видео
Типы и виды соединений электропроводки
Любая схема соединения электрической проводки имеет большое количество соединений. Именно их принято считать «ахиллесовой пятой» любой электрической схемы.
Поэтому правильному монтажу соединений следует уделить самое пристальное внимание. А соблюдение норм ПУЭ (Правила устройства электроустановок) при монтаже соединений, позволит вам исключить пожары и другие неприятные ситуации, связанные с вашей электропроводкой.
Виды электрических соединений
Прежде всего, давайте разберемся с возможными видами электрических соединений. Их два: последовательное и параллельное. Каждое их них имеет свое предназначение и применяется при реализации различных задач.
Последовательное соединение
Обратите внимание, что при последовательном соединении, например ламп 220В, ярче будет гореть лампа с меньшим сопротивлением. Если вкрутить две лампы: одна на 60Вт, а другая на 200Вт, то светить будет ярче лампа с мощностью в 60Вт.
Параллельное соединение
Методы соединения проводов
В соответствии с п.2.1.21. ПУЭ, соединение проводов можно осуществлять только методами сварки, пайки, опрессовки и сжимов. Как видим, излюбленный метод доморощенных электриков, скрутка, не входит в перечень разрешенных методов соединения.
А из всех представленных разрешенных методов наиболее оптимальным для использования в домашних условиях является сжим. Это может быть винтовое, болтовое или пружинное соединение.
Варианты подключения электропроводки
Теперь давайте разберемся, какая должна быть электропроводка и как соединять провода. Для расключения однофазной сети необходимо применять трехжильный провод.
При этом следует применять нормы из п.1.1.29 ПУЭ для облегчения прокладки и снижения вероятности перепутывания проводов.
Трехжильный провод следует применять со следующими проводами:
Обратите внимание! Для трехфазной цепи нормы ПУЭ нормируют не только цветовую гамму обозначения каждой фазы, но и их расположение в распределительных щитках разных конструкций.
Подключение в распределительном щитке
Теперь давайте рассмотрим виды соединения электропроводки в разных участках нашей электрической сети.
Начнем с распределительного щитка:
Отдельно остановимся на подключении УЗО. Для этого нам необходимо использовать не только фазный, но и нулевой провод. И схема во многом зависит от места установки УЗО.
Если вы устанавливаете УЗО на все группы вашей электрической сети:
Если вы устанавливаете УЗО на отдельную группу:
Подключение в распределительной коробке
Соединение электропроводки на колодки при соблюдении указанных выше норм также не позволит вам запутаться. Отличается здесь только подключение светильников и розеток, но они незначительны.
При подключении розеток нам достаточно при помощи клемм сделать ответвление фазного, нулевого и заземляющего провода:
Подключение светильников несколько усложняется ввиду наличия включателя.
Выводы
Надеемся, наша инструкция позволит вам без проблем выполнить подключение электрической сети любой сложности. Ведь элементарное соблюдение норм ПУЭ позволяет значительно облегчить этот процесс и исключить вероятность ошибки.