Sériové a paralelní zapojení žárovek.

U lidí, jejichž práce souvisí s elektřinou, se lidé v této profesi potýkají s různými elektrickými přípojkami:

• žárovky;
• dráty;
• elektroinstalační výrobky.

Každý člověk je individuální a vše si dělá po svém a to se dodržuje i v elektrotechnice. Při práci byste měli věnovat pozornost tomu, jak je připojeno následující:

• vypínač světla v uspořádání místnosti;
• Ke kterému vodiči je připojen vypínač?

Pokud je spínač připojen k nulovému vodiči, může se stát, že v procesu vytváření elektrických připojení budete pod napětím. Nemluvíme samozřejmě o tom, ale o paralelním a sériovém zapojení žárovek s tímto tématem do jisté míry souvisí i uvedený příklad.

Žárovky zapojené paralelně

Budeme pracovat podle schémat a s rozvojem naší praxe se již naučíte představovat si elektrická schémata ve své mysli:

• prostory;
• lampy všech typů;
• elektrické spotřebiče.

Čteme diagramy a poskytujeme popis každého takového schématu:

Tento elektrický obvod na obr. 1 může být schéma pro připojení stropního lustru. Dvě primární vinutí dvou snižujících transformátorů jsou připojena přes světelný spínač k externímu zdroji napětí. Na sekundární vinutí transformátorů je připojena zátěž sestávající ze šesti lamp. Sekundární vinutí transformátorů produkují výstup 12 V, napájení pro takové lampy je také navrženo pro 12 voltů. Zapínání a vypínání se provádí u všech šesti žárovek. Všechny lampy jsou zapojeny paralelně.

Podívejme se na následující schéma.

V obvodu jsou paralelně zapojeny dvě žárovky – přes proměnný rezistor s plynule nastavitelným proudem a poté přes vypínač. Zdrojem elektrické energie pro tento obvod může být:

elektrochemické baterie;
primární zdroje.

Dvě veličiny, napětí a proud, nabývají své hodnoty v závislosti na poloze posuvného kontaktu proměnného rezistoru. Jako měřicí přístroj „Voltmetr“ zapojený paralelně do obvodu pro měření napětí můžete použít měřicí zařízení „Multimetr“ – s nastavenou polohou měření stejnosměrného napětí.

Elektrický obvod Obr. 3 se skládá z:

šest LED diod VD1. VD6;
šest pevných rezistorů R1…R6;
napájení.

Takový elektrický obvod by mohl například odpovídat:

• schéma zapojení elektrické LED svítilny na baterie;
• vzor jakékoli novoroční dekorace.

Anody diod v obvodu jsou připojeny k kladnému potenciálu zdroje energie, katody – k zápornému. Zapojení LED žárovek v obvodu je paralelní.

Dále třeba takové schéma.

Okruh je rozvětvený okruh se dvěma uzly, ze kterých vycházejí větve. Všichni tři spotřebitelé elektrické energie jsou zapojeni do obvodu – paralelně. Pro takový obvod platí první Kirchhoffův zákon, kde součet proudů přicházejících do uzlového bodu je roven součtu proudů vycházejících z uzlového bodu. Toto schéma je typické pro stejný lustr s připojením žárovek.

Žárovky zapojené do série

Sériové zapojení žárovek by mělo být také každému z nás dobře známé, protože téměř každý z nás se v životě setkal s poruchami novoročních girland.

Podle těchto diagramů je obecně vše jasné. Ze školních osnov fyziky je známo, že počet žárovek v obvodu musí odpovídat jejich spotřebované zátěži. To znamená, že pokud potřebujete připojit 12V žárovky k externímu zdroji střídavého napětí – 220V a pro zjištění požadovaného počtu žárovek potřebujeme 22012, dostaneme číslo = 18,3. Vezmeme největší hodnotu a odpověď je 19 žárovek.

Diagram na obr. 7 obsahuje vzorce, které poskytují následující vysvětlení:

Proud tekoucí v prvním rezistoru R1 a ve druhém rezistoru R2 je stejný;

Součet napětí pro sériově zapojené odpory je roven napětí na svorkách zdroje energie;

Odpor vnějšího obvodu je roven součtu dvou odporů na rezistorech R1 a R2.

Ze všeho, co bylo řečeno, můžeme dodat následující:

Při sériovém zapojování žárovek v případě poruchy novoroční girlandy musíme zkontrolovat samostatné sekce pro každou žárovku a určit, která žárovka selhala;

Při paralelním zapojení žárovek nefunkčnost jedné žárovky v obvodu nezpůsobí přerušení celkového schématu zapojení žárovek;

Vypálená žárovka v novoroční girlandě znamená dodatečné zatížení a zvýšenou hodnotu proudu – pro všechny ostatní lampy zahrnuté v elektrickém obvodu girlandy pro paralelní připojení.

To je prozatím vše, sledujte sekci.

Každý den používáme světelné zdroje. Lampy ve zdrojích jsou zapojeny sériově nebo paralelně. Každá metoda má své vlastní charakteristiky a je účinná v konkrétních situacích.

Je možné zapojit žárovky paralelně?

Tento typ připojení je nejúčinnější. Lampa je připojena k fázi a nule. Při připojení dvou nebo více žárovek může dojít ke zkroucení vodičů napájení.

Ale častěji jsou všechny zátěže připojeny ke společnému kabelu. Paralelní spojení může být paprskové nebo řetězové. V první možnosti je ke každé lampě dodáván samostatný kabel. Ve druhém jsou fáze a nula dodávány do prvního zdroje osvětlení, zbývající zařízení jsou částečně pod napětím.

Při použití halogenových žárovek s transformátorem si musíte pamatovat, že jsou připojeny k sekundárnímu vinutí převodníku pomocí svorkovnic.

Paralelním zapojením můžete poněkud vyhladit nedostatky osvětlovacích zařízení a snížit blikání zářivek. Do obvodu je přidán kondenzátor pro posunutí fáze všech prvků obvodu.

Pravidla pro připojení žárovek

Při připojování lamp musíte dodržovat pravidla. Podívejme se na sériové a paralelní připojení.

Důsledné

Sériové připojení zahrnuje připojení k síti 220 V tak, aby stejný proud protékal všemi prvky v obvodu. V tomto případě je rozložení úbytků napětí úměrné vnitřnímu odporu zátěží. Výkon je také rozdělován proporcionálně.

Při použití sériového zapojení s obecným vypínačem nebudou světla hořet na plný výkon. Při připojení žárovek různých výkonů bude mít zařízení s vyšším odporem jasnější záři.

Schéma standardního sériového připojení je znázorněno na obrázku níže.

Paralelní

Vyznačuje se přívodem plného síťového napětí do každé lampy. Proud se bude lišit v závislosti na odporu zařízení.

Vodiče jsou připojeny k paticím lampy stejným způsobem, někdy podle principu sběrnice, když jsou všechny zátěže připojeny ke společnému vedení.

K jednomu zdroji můžete připojit tolik žárovek, kolik chcete. Přepínač funguje stejně jako při sériovém zapojení.

Výhody a nevýhody paralelního připojení

• pokud jeden prvek selže, zbytek bude nadále fungovat;
• obvod poskytuje nejjasnější možné světlo, protože do každého zařízení je dodáváno plné napětí;
• Z jedné lampy můžete odstranit tolik vodičů, kolik chcete, abyste připojili další zátěže (budete potřebovat jednu nulu a určitý počet fází);
• Vhodné pro energeticky úsporná elektrická zařízení.

Nevýhody prakticky neexistují, kromě velkého počtu vodičů v rozvětveném systému s mnoha lampami.

přihláška

V každodenním životě jsou paralelní spojení velmi běžné. Například girlandy na vánoční stromeček, kde mají všechny žárovky maximální jas.

Spojením vytvoříte interiérové ​​osvětlení libovolné délky. Výměna vyhořelého prvku je snadná. Dvě 60W zařízení lze vyměnit za jednu 10W žárovku, aniž by došlo ke snížení parametrů osvětlení. Tuto vlastnost obvodu používají zkušení elektrikáři k identifikaci fáze v třífázových sítích.

Halogenové žárovky a žárovky produkují nejen jasnou záři, ale také ohřívají prostředí. Z tohoto důvodu se často používají v garážích, hangárech nebo dílnách pro vytápění místností. Chcete-li to provést, připojte zařízení k síti a umístěte je do kovového bloku. Konstrukce se zahřeje až na 60 stupňů a udržuje příjemnou pokojovou teplotu. Vysoké výkony však vedou k častému vyhoření lampy.

Související video: CO JE SÉRIOVÉ A PARALELNÍ PŘIPOJENÍ

Paralelní zapojení se používá v pásovém osvětlení, lustrech a pouličním osvětlení. Každou lampu lze ovládat samostatně, což zvyšuje pohodlí při používání celé sítě. Stačí do systému nainstalovat požadovaný počet přepínačů.

V domech a bytech jsou k síti paralelně připojena nejen osvětlovací zařízení, ale také různá zařízení.

Při vytváření osvětlovacích zařízení s prvky LED se často používá smíšené zapojení založené na sériovém obvodu zátěží, po kterém následuje paralelní připojení ke stejnému obvodu.

Doporučujeme sledovat: Jak pochopit, zda zapojit lampy nebo zátěže sériově nebo paralelně

Příklad výpočtu zapojení svítilen různého výkonu

K pochopení rozdílů stačí znát Ohmův zákon a další jednoduché elektrické zákony.

Nechť existuje žárovka s napětím 220 voltů. Při frekvenci 50 Hz představuje čistě aktivní odpor, takže je s ním pohodlnější porozumět prvotním otázkám. Pokud má lampa výkon 100 wattů, pak při připojení k síti jí protéká proud I=P/U=100 wattů/220 voltů=0,5 A (přibližně to stačí k uvažování). Úplné síťové napětí 220 voltů na něm klesne. Odpor závitu můžete vypočítat: R=U/I=220 voltů/0,5 ampér=400 ohmů (přibližně).

Pokud připojíte druhou podobnou žárovku paralelně k první, pak je zřejmé, že na každou lampu bude přivedeno celé síťové napětí. Odběr proudu Ipot se rozvětví na dva proudy a proud bude protékat každou žárovkou I=U/R=220 voltů/400 ohmů=0,5 ampéru. Odebíraný proud se bude rovnat součtu obou proudů (jak říká první Kirchhoffův zákon) a bude 1 A. V důsledku toho budou obě lampy pod plným síťovým napětím, bude jimi protékat jmenovitý proud a celkový světelný tok se bude rovnat dvojnásobku toku jedné žárovky.

Pokud jsou dvě stejné lampy zapojeny do série, síťové napětí se rozdělí mezi ně a každá klesne o 110 voltů. Celkový odpor obvodu se vyrovná Rtotal=400+400=800 Ohm, a proud procházející každou lampou (při sériovém zapojení je stejný pro každý prvek) bude Žárovka = U/Rcelkem = 220 voltů/800 Ohm = 0,25 A. Výsledkem je:

• na každé lampě klesne pouze polovina síťového napětí;
• každou žárovkou protéká proud, snížený 2krát oproti jmenovitému.

Pro odhad světelného toku žárovek pro daný případ můžete použít Joule-Lenzův zákon. Žárovky svítí zahříváním vlákna. Po dobu t nit uvolní množství tepla Q=I2*R*t=U*I*t. Proud se sníží na polovinu, napětí na jedné lampě se také sníží na polovinu. To znamená, že můžeme očekávat pokles světelného toku dovnitř 2*2=4krát. U dvou žárovek se tok sníží o polovinu oproti jedné žárovce ve jmenovitém režimu. To znamená, že při sériovém zapojení budou dvě žárovky svítit přibližně dvakrát slaběji než jedna.

Problém lze vyřešit použitím lamp s provozním napětím dvakrát nižším, než je napětí sítě. Pokud použijete dvě stowattové světelné zdroje s napětím 127 voltů, pak se 220 voltů rozdělí na polovinu a každá lampa bude pracovat v nominálním režimu, světelný tok se zdvojnásobí ve srovnání s jednou lampou stejného výkonu. To však nezbavuje hlavní nevýhodu takového obvodu – když jedno svítidlo selže, obvod se přeruší a druhá lampa také přestane svítit.

Vše výše uvedené platí pro lampy se stejným výkonem. Pokud se výkon lamp výrazně liší, dochází v obvodech k následujícím efektům. Ať má jedna 220voltová lampa výkon 70 wattů, druhá 140.

Pak jmenovitý proud prvního I1=P/U=70/220=0,3 ampéru (zaokrouhlený), druhý – I2 = 140/220 = 0,7 ampéru. Odolnost vlákna méně výkonného svítidla R1=U/I=220/0,3=700 ohmů, druhý – R2=220/0,7=300 ohmů.

Žárovce s vyšším výkonem odpovídá nižší odpor vlákna.

Při paralelním připojení bude napětí na obou zařízeních stejné a každá lampa bude mít svůj vlastní proud. Celkový odběr proudu se rovná součtu dvou proudů Ipotr = 0,3 + 0,7 = 1 ampér. Každá lampa pracuje v nominálním režimu a spotřebovává svůj vlastní proud.

V sériovém zapojení bude proud omezen odporem Rtotal=300+700=1000 Ohm a budou si rovni I=U/R=220/1000=0,2 A. Napětí bude rozloženo úměrně odporu závitu (výkonu). Na 140 wattové lampě to bude 1/3 z 220 voltů – přibližně 70 voltů. Na lampě s nízkým výkonem – 2/3 z 220 voltů. Tedy asi 140 voltů. Obě lampy budou svítit na nízké úrovni kvůli poklesu napětí a proudu, ale režim pro ně bude světlo. Jiná věc je, když se používají lampy na poloviční síťové napětí. Na lampě s nižším výkonem bude napětí vyšší, než je přípustné, a čím větší je rozdíl ve výkonu, tím větší je rozdíl. Tato lampa brzy selže. A to je další nevýhoda sériového zapojení lamp. Proto se takové spojení v praxi používá velmi zřídka. Výjimkou je sériové zapojení zářivek. Předpokládá se, že s tímto schématem fungují stabilněji.

Abychom shrnuli rozdíly mezi paralelním a sériovým připojením:

• při paralelním zapojení je napětí na všech spotřebičích stejné, proud je distribuován úměrně výkonu lamp (pokud je výkon stejný, pak budou proudy stejné), celková spotřeba proudu se rovná součet proudů všech lamp;
• při sériovém zapojení bude proud procházející všemi žárovkami stejný, je určen celkovým odporem obvodu (a bude menší než proud žárovky s nejnižším výkonem), napětí mezi spotřebiteli bude rozděleno úměrně na výkon lamp (pokud je stejný, pak se napětí budou rovnat).

Pomocí těchto principů můžete analyzovat činnost jakéhokoli obvodu.

Jak se vyhnout chybám

Elektrické spotřebiče musí být připojeny k síti v souladu s elektrotechnickými předpisy. Funkce připojení nejsou zřejmé a mohou být pro lidi daleko od tématu nepochopitelné.

1. Každý typ připojení má vlastnosti spojené s Ohmovým zákonem. V sériovém zapojení je proud ve všech částech obvodu stejný, zatímco napětí závisí na odporu. V paralelním zapojení je napětí stejné a celkový proud je součtem hodnot jednotlivých sekcí.
2. Žádný obvod by neměl být přetěžován, protože to může vést k nestabilnímu provozu zařízení a poškození vodičů.
3. Při paralelním zapojení musí průřez vodičů odpovídat působícímu zatížení, jinak je nevyhnutelné přehřátí vodičů s následným roztavením vinutí a zkratem.
4. Fáze je dodávána do spínače, nula jde do osvětlovacího zařízení. Nedodržení tohoto pravidla může mít za následek úraz elektrickým proudem při výměně lampy, protože i když je zařízení vypnuté, je pod napětím.
5. Hlavní vodič z lampy je připojen ke společnému kontaktu. Pokud jej připojíte ke kohoutku, bude fungovat pouze část obvodu.
6. Před instalací spínače je lepší předem označit vodiče. Během instalace bude snadné spojit stejné vodiče dohromady.

Nedodržení doporučení může mít za následek nestabilní provoz osvětlovacího zařízení, rychlé vyhoření lampy a vážné zranění, které může vést k život ohrožujícím zraněním.

Elektrotechnik. Specialista na konstrukci a provoz elektrotechnických výrobků.