W praktyce nie jest niczym niezwykłym znalezienie problemu znalezienia rezystancji przewodów i rezystorów dla różnych metod łączenia. W artykule omówiono sposób obliczania rezystancji, gdy przewody są połączone równolegle, oraz omówiono inne kwestie techniczne.
Rezystancja przewodu
Wszystkie przewodniki mają zdolność zapobiegania przepływowi prądu elektrycznego, jest to powszechnie nazywane rezystancją elektryczną R, mierzoną w omach. Jest to podstawowa właściwość materiałów przewodzących.
Rezystywność służy do wykonywania obliczeń elektrycznych - ρ Ohm·m/mm2. Wszystkie metale są dobrymi przewodnikami, najczęściej stosuje się miedź i aluminium, a znacznie rzadziej stosuje się żelazo. Najlepszym przewodnikiem jest srebro, stosowane w przemyśle elektrycznym i elektronicznym. Szeroko stosowane są stopy o wysokiej odporności.
Przy obliczaniu oporu używa się wzoru znanego ze szkolnego kursu fizyki:
R=ρ · l/S, S – pole przekroju; l – długość.
Jeśli weźmiemy dwa przewodniki, to ich opór przypołączenie równoległe stanie się mniejsze ze względu na wzrost całkowitego przekroju.
Gęstość prądu i ogrzewanie przewodu
Do praktycznych obliczeń trybów pracy przewodów stosuje się pojęcie gęstości prądu - δ A/mm2, oblicza się ją ze wzoru:
δ=I/S, I – prąd, S – sekcja.
Prąd przepływający przez przewodnik podgrzewa go. Im większe δ, tym bardziej przewodnik się nagrzewa. Dla przewodów i kabli opracowano normy dopuszczalnej gęstości podane w PUE (Zasady Budowy Instalacji Elektrycznych). W przypadku przewodów urządzeń grzewczych istnieją normy gęstości prądu.
Jeżeli gęstość δ jest wyższa od dopuszczalnej, przewód może ulec zniszczeniu, na przykład w przypadku przegrzania kabla, jego izolacja zostanie zniszczona.
Zasady regulują obliczanie przewodów do ogrzewania.
Sposoby łączenia przewodów
Dowolny przewodnik jest o wiele wygodniejszy do zobrazowania na wykresach jako opór elektryczny R, wtedy są one łatwe do odczytania i przeanalizowania. Istnieją tylko trzy sposoby łączenia rezystancji. Pierwszy sposób jest najłatwiejszy - połączenie szeregowe.
Zdjęcie pokazuje, że impedancja wynosi: R=R1 + R2 + R3.
Drugi sposób jest bardziej skomplikowany - połączenie równoległe. Obliczanie rezystancji w połączeniu równoległym odbywa się etapami. Oblicza się przewodność całkowitą G=1/R, a następnie sumarycznąrezystancja R=1/G.
Możesz to zrobić inaczej, najpierw oblicz całkowitą rezystancję, gdy rezystory R1 i R2 są połączone równolegle, a następnie powtórz operację i znajdź R.
Trzecia metoda połączenia jest najbardziej złożona - połączenie mieszane, czyli wszystkie rozważane opcje są obecne. Schemat pokazano na zdjęciu.
Aby obliczyć ten obwód, należy uprościć, aby to zrobić, zamień rezystory R2 i R3 na jeden R2, 3. Okazuje się, że obwód jest prosty.
Teraz możesz obliczyć opór w połączeniu równoległym, którego wzór to:
R2, 3, 4=R2, 3 R4/(R2, 3 + R4).
Obwód staje się jeszcze prostszy, nadal zawiera rezystory połączone szeregowo. W bardziej złożonych sytuacjach używana jest ta sama metoda konwersji.
Rodzaje przewodów
W elektronice, przy produkcji płytek drukowanych, przewodnikami są cienkie paski folii miedzianej. Ze względu na niewielką długość ich wytrzymałość jest znikoma, aw wielu przypadkach można ją pominąć. W przypadku tych przewodów rezystancja w połączeniu równoległym zmniejsza się ze względu na wzrost przekroju.
Duży przekrój przewodników jest reprezentowany przez druty nawojowe. Dostępne są w różnych średnicach - od 0,02 do 5,6 mm. Do potężnych transformatorów i silników elektrycznych produkowane są prostokątne pręty miedziane. Sekcje. Czasami podczas napraw przewód o dużej średnicy jest zastępowany kilkoma mniejszymi, połączonymi równolegle.
Specjalnym odcinkiem przewodników są przewody i kable, przemysł zapewnia najszerszy wybór gatunków dla różnych potrzeb. Często trzeba wymienić jeden kabel na kilka mniejszych odcinków. Powody tego są bardzo różne, na przykład kabel o przekroju 240 mm2 jest bardzo trudny do ułożenia na trasie z ostrymi zakrętami. Zastąpiono go 2x120mm2, i problem został rozwiązany.
Obliczanie przewodów do ogrzewania
Przewód jest nagrzewany przez płynący prąd, jeśli jego temperatura przekroczy dopuszczalną wartość, izolacja ulega zniszczeniu. PUE przewiduje obliczenie przewodów do ogrzewania, a jego początkowymi danymi są aktualna siła i warunki środowiskowe, w których układany jest przewód. Zgodnie z tymi danymi zalecany przekrój przewodu (drut lub kabel) wybiera się z tabel w PUE.
W praktyce zdarzają się sytuacje, w których obciążenie istniejącego kabla znacznie wzrosło. Są dwa wyjścia – wymiana kabla na inny może być kosztowna, albo ułożenie kolejnego równolegle do niego w celu odciążenia głównego kabla. W takim przypadku rezystancja przewodu połączonego równolegle maleje, a co za tym idzie, zmniejsza się wydzielanie ciepła.
Aby prawidłowo dobrać przekrój drugiego przewodu, skorzystaj z tabel PUE, ważne jest, aby nie pomylić się z definicją jego prądu roboczego. W takiej sytuacji chłodzenie kabli będzie jeszcze lepsze niż w przypadku jednego. Zaleca się obliczyćrezystancji, gdy dwa kable są połączone równolegle, aby dokładniej określić ich rozpraszanie ciepła.
Obliczanie przewodów pod kątem utraty napięcia
Gdy odbiorca Rn znajduje się w dużej odległości L od źródła energii U1, występuje dość duży spadek napięcia na przewodach linii. Odbiorca Rn otrzymuje napięcie U2 znacznie niższe niż początkowe U1. W praktyce różne urządzenia elektryczne podłączone do linii równolegle działają jako obciążenie.
Aby rozwiązać problem, rezystancja jest obliczana, gdy wszystkie urządzenia są połączone równolegle, więc rezystancja obciążenia Rn zostaje znaleziona. Następnie określ rezystancję przewodów linii.
Rl=ρ 2L/S,
Tutaj S to odcinek przewodu linii, mm2.
Następnie określany jest prąd linii: I=U1/(Rl + Rn). Teraz, znając prąd, określ spadek napięcia na przewodach linii: U=I Rl. Wygodniej jest znaleźć ją jako procent U1.
U%=(I Rl/U1) 100%
Zalecana wartość U% - nie więcej niż 15%. Powyższe obliczenia mają zastosowanie dla każdego rodzaju prądu.
