Схема параллельного соединения

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

Последовательное соединение

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

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

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

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

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

Применение

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

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

Параллельное соединение

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

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

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

Применение

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

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

Работа тока

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

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

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

А=I х (U1 + U2) х t

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

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

Мощность тока

При рассмотрении формулы мощности участка цепи снова необходимо пользоваться формулой:

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

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

Влияние схемы соединения на новогоднюю гирлянду

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

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

Последовательное и параллельное соединение для конденсаторов

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

q_общ = q1 = q2 = q3

Для определения напряжения на любом конденсаторе, необходима формула:

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

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:

Это значение рассчитывается как сумма каждого прибора в схеме:

Смешанное соединение проводников

В электрической схеме участки цепи могут иметь различные виды соединений, переплетающихся между собой. В них могут присутствовать элементы параллельных и последовательных схем. 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 и последовательное соединение лампочек

У людей, чья работа связана с электрикой, люди такой профессии сталкиваются с различными электрическими соединениями:

• лампочек;
• проводов;
• электроустановочных изделий.

Каждый человек сам по себе индивидуален и делает все по своему, — также, это наблюдается и по части электрики. При работе, следует обращать свое внимание, как допустим соединен:

• выключатель света в схеме помещения;
• к какому проводу подключен выключатель света.

Если выключатель подключен к нейтральному проводу, то в процессе выполнения электрических соединений, — Вы можете попасть под напряжение. Речь у нас конечно же не об этом, а о параллельном и последовательном соединениях лампочек, приведенный пример, в какой-то мере также имеет отношение к этой теме.

Лампочки соединенные параллельно

Работать будем по схемам и по наработке своей практики, Вы уже научитесь сами представлять в уме электрические схемы:

• помещений;
• светильников всех типов;
• электроприборов.

Читаем схемы и даем характеристику каждой такой схеме:

Данная электрическая схема рис.1 может представлять из себя допустим схему подключения потолочной люстры. Две первичных обмотки двух понижающих трансформаторов подключены через выключатель света, — к внешнему источнику напряжения. Ко вторичным обмоткам трансформаторов подключена нагрузка, состоящая из шести ламп. Вторичные обмотки трансформаторов выдают на выходе 12 В, соответственно, питание таких ламп расчитано также на 12 вольт. Включение и отключение осуществляется для всех шести ламп. Все лампы подключены параллельно.

Смотрим следующую схему.

Две лампочки соединены в схеме параллельно, — через переменный резистор с плавной регулировкой тока и далее, через выключатель. Источником электрической энергии для данной схемы могут быть:

Две величины, по напряжению и силе тока, будут принимать свое значение в зависимости от положения скользящего контакта переменного резистора. В качестве измерительного прибора «Вольтметр», соединенного в схеме параллельно, для измерения напряжения можно воспользоваться измерительным прибором «Мультиметр» — с выставленной позицией измерения постоянного напряжения .

Электрическая схема рис.3 состоит из:

шести светодиодов VD1…VD6;

шести постоянных резисторов R1…R6;

Такая электрическая схема может к примеру соответствовать:

• схеме электрического светодиодного фонарика на аккумуляторах;
• схеме какого-либо новогоднего украшения .

Аноды диодов, в схеме соединяются с положительным потенциалом источника питания, катоды — с отрицательным. Соединение светодиодных лампочек в схеме — параллельное.

Далее, к примеру такая схема.

Схема из себя представляет разветвленную цепь с двумя узловыми точками, от которых отходят ответвления. Все три потребителя электрической энергии соединены в схеме — параллельно. Для подобной схемы вступает в силу первый закон Кирхгофа. где сумма токов приходящих к узловой точке, равна сумме токов, уходящих от узловой точки. Данная схема, — типична для той же самой люстры с подключением лампочек.

Лампочки соединенные последовательно

Последовательное соединение лампочек должно быть также всем нам хорошо известно потому, что почти каждый из нас сталкивался в своей жизни с неисправностями новогодних гирлянд.

По данным схемам в общем то все понятно. Из школьной учебной программы по физике известно, что количество лампочек состоящих в схеме, должно соответствовать их потребляемой нагрузке. То-есть, допустим если нужно подключить лампочки на 12 В к внешнему источнику переменного напряжения — 220В и чтобы узнать необходимое количество лампочек, нам нужно 22012, получаем число = 18,3. Принимаем наибольшее значение, в ответе получаем 19 лампочек.

В схеме рис.7 выписаны формулы, дающие следующее пояснение:

Протекающий ток в первом резисторе R1 и во втором резисторе R2 — одинаков;

Сумма напряжений для последовательно соединенных резисторов, равняется напряжению на зажимах источника энергии;

Сопротивление внешней цепи равно сумме двух сопротивлений на резисторах R1 и R2.

Из всего сказанного, можно добавить следующее:

При последовательном соединении лампочек в случае неисправности новогодней гирлянды, нам нужно проверять отдельные участки для каждой лампочки и определять — какая лампочка вышла из строя;

При параллельном соединении лампочек, не функционирование одной лампочки состоящей в схеме, не влечет за собой разрыв в общей схеме соединений лампочек;

Перегоревшая лампочка в новогодней гирлянде, влечет за собой дополнительную нагрузку увеличенное значение силы тока — для всех остальных ламп, состоящих в электрической схеме гирлянды для параллельного соединения.

На этом пока все, следите за рубрикой.

Схемы подключения точечных светильников

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

Последовательное соединение

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

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

Принцип последовательного соединения

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

Именно по этим причинам такой тип подключения применяется исключительно в елочных гирляндах, где собрано большое количество маломощных источников света. Можно, конечно, первый недостаток использовать: подключить последовательно к сети 220 В лампочки на 12 В в количестве 18 или 19 штук. В сумме они дадут 220 В (при 18 штуках 216 В, при 19 — 228 В). В этом случае не понадобиться трансформатор и это плюс. Но при перегорании одной из них (или даже ухудшении контакта), искать причину придется долго. И это большой минус, который сводит на нет все положительные моменты.

Схема последовательного соединения лампочек (точечных светильников)

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

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

Схема последовательного подключения точечных светильников через одноклавишный выключатель

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

Параллельное соединение

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

Схема параллельного подключения точечных светильников

Как подключить точечные светильники параллельно

Есть два способа параллельного соединения:

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

Способы реализации параллельного подключения

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

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

Способы соединения проводов при лучевом исполнении

Практически так же можно использовать клеммники Ваго на соответствующее число контактов. Выбрать надо модель для параллельного соединения. Лучше — чтобы они были заполнены пастой, предотвращающей окисление. Этот способ хорош — легок в исполнении (зачистить провода, вставить в гнезда и все), но очень много низкокачественных подделок, а оригиналы стоят дорого (и то не факт, что вам продадут оригинал). Потому многие предпочитают пользоваться обычной клеммной колодкой. Кстати, есть они нескольких видов, но более надежными считаются карболитовые с защитным экраном (на рисунке выше они черного цвета).

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

Пример исполнения лучевого подключения точечных светильников

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

Шлейфное соединение

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

Фактическая реализация параллельного соединения шлейфным способом

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

Как подключить точечные светильники к двойному выключателю

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

Подключение встроенных потолочных светильников со светодиодными лампами на 12 в

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

Схема подсоединения точечных светильников на 12 В через общий трансформатор

В этом случае мощность трансформатора находят как суммарная мощность подключенной к нему нагрузки, с запасом в 20-30%. Например, установить надо 8 точек освещения по 6 ватт (это мощность светодиодных лампочек). Общая нагрузка — 48 Вт, запас берем 30% (для того чтобы транс не работал на пределе возможностей и служил дольше). Получается надо искать преобразователь напряжения мощностью не ниже 62,4 Вт.

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

Подключение светильников на 12 В через двойной выключатель

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

Подключение точечных светильников на 12 В с персональным трансформатором

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

Схема подключения точечных светильников на 12 В с персональным трансформатором

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

Выбор сечения проводов

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

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

Ток можно высчитать: разделить мощность на напряжение. Например, подключаем четыре точечных светильника со светодиодными лампами по 7 Вт. Напряжение — 12 В. Суммарная мощность — 4*7 = 28 Вт. Ток — 28 Вт/12 В = 2,3 А. В таблице берем ближайшее большее значение силы тока. В данном случае это 4 А. При длине линии до 8,5 метров можно брать медный кабель сечением 0,75 мм 2. Такое малое сечение получается исключительно из-за малой мощности светодиодных ламп. При использовании экономок, галогенок или ламп накаливания, сечение будет намного больше, так как токи значительно возрастают.

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

Особенности монтажа

Монтируют точечные светильники обычно в подвесные или натяжные потоки. Еще вариант — подсветка шкафов. В любом случае, согласно ПУЭ, прокладка получается скрытой, и рекомендовано использовать кабель в негорючей оболочке. Наиболее популярный вариант — подключить точечные светильники кабелем ВВГнг. По желанию можно выбрать еще более безопасную его версию — ВВГнг Ls, которая во время пожара выделяет мало дыма.

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

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

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

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

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

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

Выбираем светильники для натяжного и подвесного потолка Как соединять провода в электрике Освещение в кухне: способы организации Как разместить светильники на потолке

Будьде первым — оставьте свой комменатрий! на «Схемы подключения точечных светильников»

Оставить комментарий Отменить ответ

Источники: http://electrosam.ru/glavnaja/jelektrotehnika/raschjoty/posledovatelnoe-i-parallelnoe-soedinenie/, http://zapiski-elektrika.ru/elektrotexnika/parallelnoe-i-posledovatelnoe-soedinenie-lampochek.html, http://elektroznatok.ru/osveshhenie/podklyuchenie-tochechnyh-svetilnikov