Méthodes de connexion des récepteurs d'énergie électrique

Avec l'inclusion simultanée de plusieurs récepteurs de puissance dans le même réseau, ces récepteurs peuvent facilement être considérés simplement comme des éléments d'un seul circuit, chacun ayant sa propre résistance.

Dans certains cas, cette approche s'avère tout à fait acceptable: lampes à incandescence, radiateurs électriques, etc. - peuvent être perçus comme des résistances. Autrement dit, les appareils peuvent être remplacés par leur résistance, et il est facile de calculer les paramètres du circuit.

La méthode de connexion des récepteurs de puissance peut être l'une des suivantes: connexion série, parallèle ou mixte.

Connexion série

Lorsque plusieurs récepteurs (résistances) sont connectés dans un circuit série, c'est-à-dire que la deuxième sortie du premier est connectée à la première sortie du second, la deuxième sortie du deuxième est connectée à la première sortie du troisième, la deuxième sortie du troisième avec la première sortie du quatrième, etc., lors de la connexion d'un tel circuit à la source d'alimentation, à travers tous les éléments du courant du circuit, je circulerai de la même ampleur. Cette idée est expliquée dans la figure.

En remplaçant les appareils par leurs résistances, nous transformons la figure en circuit, puis les résistances R1 à R4, connectées en série, prendront chacune certaines tensions, ce qui au total donnera la valeur EMF aux bornes de la source d'alimentation. Pour simplifier, nous allons décrire ci-après la source sous la forme d'une cellule galvanique.

En exprimant la chute de tension à travers le courant et à travers la résistance, on obtient l'expression de la résistance équivalente du circuit série des récepteurs: la résistance totale de la connexion série des résistances est toujours égale à la somme algébrique de toutes les résistances qui composent ce circuit. Et puisque les tensions dans chacune des sections du circuit peuvent être trouvées à partir de la loi d'Ohm (U = I * R, U1 = I * R1, U2 = I * R2, etc.) et E = U, alors pour notre circuit, nous obtenons:

La tension aux bornes de l'alimentation est égale à la somme des chutes de tension sur chacun des récepteurs connectés en série qui composent le circuit.

Puisque le courant traverse tout le circuit de la même valeur, il sera juste de dire que les tensions au niveau des récepteurs connectés en série (résistances) sont liées proportionnellement aux résistances. Et plus la résistance est élevée, plus la tension appliquée au récepteur est élevée.

Pour une connexion en série de résistances dans le nombre de n pièces ayant les mêmes résistances Rk, la résistance totale équivalente du circuit dans son ensemble sera n fois supérieure à chacune de ces résistances: R = n * Rk. En conséquence, les tensions appliquées à chacune des résistances du circuit seront égales entre elles et seront n fois inférieures à la tension appliquée à l'ensemble du circuit: Uk = U / n.

Les propriétés suivantes sont caractéristiques de la connexion en série des récepteurs de puissance: si vous modifiez la résistance de l'un des récepteurs de circuit, les tensions des autres récepteurs de circuit changeront; lorsque l'un des récepteurs tombe en panne, le courant s'arrête dans tout le circuit, dans tous les autres récepteurs.

En raison de ces caractéristiques, la connexion série est rare et n'est utilisée que lorsque la tension secteur est supérieure à la tension nominale des récepteurs, en l'absence d'alternatives.

Par exemple, avec une tension de 220 volts, vous pouvez alimenter deux lampes connectées en série de même puissance, chacune étant conçue pour une tension de 110 volts. Si ces lampes à la même tension d'alimentation nominale ont une puissance nominale différente, l'une d'entre elles sera surchargée et très probablement s'éteindra instantanément.

Connexion parallèle

Une connexion parallèle des récepteurs implique l'inclusion de chacun d'entre eux entre une paire de points du circuit électrique afin qu'ils forment des branches parallèles, chacune étant alimentée par la tension de la source. Par souci de clarté, nous remplacerons à nouveau les récepteurs par leurs résistances électriques afin d'obtenir un circuit selon lequel il convient de calculer les paramètres.

Comme déjà mentionné, dans le cas d'une connexion parallèle, chacune des résistances subit la même tension. Et conformément à la loi d'Ohm, nous avons: I1 = U / R1, I2 = U / R2, I3 = U / R3.

Ici, je suis le courant source. La première loi de Kirchhoff pour ce circuit permet d'écrire l'expression du courant dans sa partie non ramifiée: I = I1 + I2 + I3.

Par conséquent, la résistance totale pour la connexion parallèle des éléments de circuit les uns aux autres peut être trouvée à partir de la formule:

L'inverse de la résistance s'appelle la conductivité G, et la formule de la conductivité du circuit, constituée de plusieurs éléments connectés en parallèle, peut également s'écrire: G = G1 + G2 + G3. La conductivité du circuit dans le cas d'une connexion parallèle des résistances le constituant est égale à la somme algébrique des conductivités de ces résistances. Par conséquent, lorsque des récepteurs parallèles (résistances) sont ajoutés au circuit, la résistance totale du circuit diminuera et la conductivité totale augmentera en conséquence.

Les courants dans le circuit constitué de récepteurs connectés en parallèle sont répartis entre eux en proportion directe de leur conductivité, c'est-à-dire inversement proportionnelle à leurs résistances. Ici, nous pouvons donner une analogie avec l'hydraulique, où le débit d'eau est distribué à travers les tuyaux en fonction de leurs sections, puis une section plus grande est similaire à une résistance plus faible, c'est-à-dire une conductivité plus élevée.

Si le circuit est composé de plusieurs (n) résistances identiques connectées en parallèle, alors la résistance totale du circuit sera n fois inférieure à la résistance de l'une des résistances, et le courant traversant chacune des résistances sera n fois inférieur au courant total: R = R1 / n; I1 = I / n.

Un circuit composé de récepteurs connectés en parallèle connectés à une source d'alimentation est caractérisé en ce que chacun des récepteurs est alimenté par la source d'alimentation.

Pour une source idéale d'électricité, l'affirmation est vraie: lors de la connexion ou de la déconnexion de résistances en parallèle à la source, les courants dans les résistances connectées restantes ne changeront pas, c'est-à-dire que si un ou plusieurs récepteurs du circuit parallèle tombent en panne, le reste continuera de fonctionner dans le même mode.

En raison de ces caractéristiques, une connexion parallèle présente un avantage significatif par rapport à une connexion série, et pour cette raison, c'est une connexion parallèle qui est la plus courante dans les réseaux électriques. Par exemple, tous les appareils électriques de nos maisons sont conçus pour être connectés à un réseau domestique en parallèle, et si vous en déconnectez un, cela ne nuira pas au reste.

Comparaison des circuits série et parallèle

Composé mixte

Par connexion mixte de récepteurs, on entend une telle connexion lorsqu'une partie ou plusieurs d'entre eux sont connectés en série, et une autre partie ou plusieurs en parallèle. De plus, la chaîne entière peut être formée de différents composés de ces parties entre eux. Par exemple, considérons le schéma:

Trois résistances connectées en série sont connectées à une source d'alimentation, deux autres sont connectées en parallèle à l'une d'entre elles et la troisième est connectée en parallèle à l'ensemble du circuit.Pour trouver l'impédance du circuit, ils passent par des transformations successives: un circuit complexe est conduit séquentiellement à une forme simple, calculant séquentiellement la résistance de chaque liaison, et donc retrouve la résistance équivalente totale.

Pour notre exemple. Tout d'abord, la résistance totale des deux résistances R4 et R5 connectées en série est trouvée, puis la résistance de leur connexion parallèle avec R2, puis elles sont ajoutées à la valeur obtenue de R1 et R3, puis la valeur de résistance de l'ensemble du circuit, y compris la branche parallèle R6, est calculée.

Diverses méthodes de connexion des récepteurs de puissance sont utilisées dans la pratique à des fins diverses afin de résoudre des tâches spécifiques. Par exemple, un composé mixte peut être trouvé dans les circuits de charge douce. condensateurs électrolytiques dans les alimentations puissantes, où la charge (condensateurs après le pont de diodes) reçoit d'abord une alimentation en série à travers la résistance, puis la résistance est pontée par les contacts de relais, et la charge est connectée au pont de diodes en parallèle.