Tato okolnost nám dává možnost při sestavování a studiu elektrických obvodů nahradit konkrétní přijímače rezistory s určitými odpory. Existují následující metody připojení odporů (přijímače elektrické energie): sériové, paralelní a smíšené.
Sériové zapojení rezistorů.
Rýže. 25. Schémata sériového zapojení přijímačů
Při zapojení více rezistorů do série je konec prvního odporu spojen se začátkem druhého, konec druhého se začátkem třetího atd. Při tomto zapojení prochází stejný proud I všemi prvky sériový obvod.
Nahrazením žárovek rezistory s odpory R1, R2 a R3 získáme obvod znázorněný na obr. 25. Předpokládáme-li, že Ro = 0 ve zdroji, pak pro tři sériově zapojené odpory můžeme podle druhého Kirchhoffova zákona psát:
Proto je ekvivalentní odpor sériového obvodu roven součtu odporů všech odporů zapojených do série. Protože napětí v jednotlivých úsecích obvodu podle Ohmova zákona: U1=IR1; U2 =IR2, NEBO3 =IRз a v tomto případě E = U, pak pro uvažovaný obvod:
U = U1 +u2 +U3 (20)
Proto se napětí U na svorkách zdroje rovná součtu napětí na každém z rezistorů zapojených do série.
Z těchto vzorců také vyplývá, že napětí jsou rozdělena mezi sériově zapojené odpory v poměru k jejich odporům:
tj. čím větší je odpor jakéhokoli přijímače v sériovém obvodu, tím větší je napětí, které je na něj aplikováno.
Pokud je sériově zapojeno několik, například n, rezistorů se stejným odporem R1, bude ekvivalentní odpor obvodu Rek nkrát větší než odpor R1, tj. Rek = nR1. Napětí U1 na každém rezistoru je v tomto případě nkrát menší než celkové napětí U:
Když jsou přijímače zapojeny do série, změna odporu jednoho z nich okamžitě způsobí změnu napětí na ostatních k němu připojených přijímačích. Po vypnutí nebo přerušení elektrického obvodu se proud zastaví v jednom z přijímačů a v ostatních přijímačích.
Proto se sériové zapojení přijímačů používá jen zřídka – pouze tehdy, když je napětí zdroje elektrické energie větší než jmenovité napětí, pro které je spotřebič navržen. Například napětí v elektrické síti, ze které jsou napájeny vozy metra, je 825 V, zatímco jmenovité napětí elektrických lamp používaných v těchto vozech je 55 V. Ve vozech metra se proto elektrické lampy zapínají v sérii s 15 žárovek v každém okruhu.
Paralelní zapojení rezistorů.
V paralelním zapojení několik přijímačů, jsou zapnuty mezi dvěma body elektrického obvodu a tvoří paralelní větve (obr. 26, a).
Rýže. 26. Schémata paralelního zapojení přijímačů
Nahrazením žárovek rezistory s odpory R1, R2, R3 získáme obvod znázorněný na obr. 26, nar.
Při paralelním zapojení je na všechny rezistory přivedeno stejné napětí U. Proto podle Ohmova zákona:
Proud v nerozvětvené části obvodu podle prvního zákona Kirchhoff I uXNUMXd I1+I2+I3, nebo:
Proto je ekvivalentní odpor uvažovaného obvodu, když jsou tři rezistory zapojeny paralelně, určen vzorcem:
1/Rekv = 1/R1 +1/R2 +1/R3 (24)
Zavedení do vzorce (24) místo hodnot 1/Rekv, 1/R1, 1/R2 a 1/R3 odpovídající vodivost Gekv, G1, G2 a G3, dostaneme: ekvivalentní vodivost paralelního obvodu je rovna součtu vodivosti paralelně zapojených odporů:
S nárůstem počtu paralelně zapojených rezistorů tedy roste výsledná vodivost elektrického obvodu a výsledný odpor klesá.
Z výše uvedených vzorců vyplývá, že proudy se rozdělují mezi paralelní větve nepřímo úměrné jejich elektrickému odporu nebo přímo úměrně jejich vodivosti. Například se třemi větvemi:
V tomto ohledu existuje úplná analogie mezi rozvodem proudů po jednotlivých větvích a rozvodem vodních toků potrubím.
Výše uvedené vzorce umožňují určit ekvivalentní odpor obvodu pro různé specifické případy. Například se dvěma paralelně zapojenými rezistory je výsledný odpor obvodu:
se třemi paralelně zapojenými rezistory:
Když je paralelně zapojeno několik, například n, rezistorů se stejným odporem R1, bude výsledný odpor obvodu Reck nkrát menší než odpor R1, tj.:
Rekv = R1/n (27)
Proud I1 procházející každou větví bude v tomto případě nkrát menší než celkový proud:
I1 = I/n (28)
Při paralelním zapojení přijímačů jsou všechny pod stejným napětím a režim činnosti každého z nich nezávisí na ostatních. To znamená, že proud protékající kterýmkoli z přijímačů významně neovlivní ostatní přijímače. Kdykoli se některý přijímač vypne nebo selže, zbývající přijímače zůstanou zapnuté.
Proto má paralelní připojení oproti sériovému značné výhody, v důsledku čehož je nejrozšířenější. Zejména elektrické lampy a motory určené pro provoz při určitém (jmenovitém) napětí jsou vždy zapojeny paralelně.
Na stejnosměrných elektrických lokomotivách a některých dieselových lokomotivách musí být trakční motory v procesu regulace rychlosti zapnuty pro různá napětí, takže při akceleraci přecházejí ze sériového na paralelní zapojení.
Smíšené zapojení rezistorů.
smíšené připojení nazývá se zapojení, ve kterém je část rezistorů zapojena sériově a část paralelně.
Například ve schématu na Obr. 27, ale jsou zde dva rezistory zapojené sériově s odpory R1 a R2, paralelně s nimi je zapojen rezistor s odporem R4 a rezistor s odporem R1 je zapojen sériově se skupinou rezistorů s odpory R2, R3 a RXNUMX. .
Rýže. 27. Schémata smíšeného zapojení přijímačů
Ekvivalentní odpor obvodu ve smíšeném zapojení se obvykle určuje metodou převodu, při které se složitý obvod převádí v postupných krocích na jednoduchý.
Například pro obvod na Obr. 27 a nejprve určete ekvivalentní odpor R12 sériově zapojených rezistorů s odpory R1 a R2: R12 = R1 + R2. V tomto případě je schéma na Obr. 27, ale je nahrazen ekvivalentním obvodem z Obr. 27, nar. Poté je ekvivalentní odpor R123 paralelně zapojených rezistorů a R3 určen podle vzorce:
V tomto případě je schéma na Obr. 27 je b nahrazeno ekvivalentním obvodem z Obr. 27, c. Poté se zjistí ekvivalentní odpor celého obvodu sečtením odporu R123 a odporu R4 zapojeného do série s ním:
Sériová, paralelní a smíšená zapojení jsou široce používána pro změnu odporu startovacích reostatů při spouštění elektrárny. p.s. stejnosměrný proud.
