วิธีการเชื่อมต่อตัวรับพลังงานไฟฟ้า

ด้วยการรวมตัวรับพลังงานหลายตัวพร้อมกันในเครือข่ายเดียวกันตัวรับสัญญาณเหล่านี้สามารถพิจารณาได้ง่าย ๆ ว่าเป็นองค์ประกอบของวงจรเดียวซึ่งแต่ละตัวมีความต้านทานของตัวเอง

ในบางกรณีวิธีการนี้กลายเป็นที่ยอมรับได้ค่อนข้างมาก: หลอดไส้, เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าและอื่น ๆ - อาจถูกมองว่าเป็นตัวต้านทาน นั่นคืออุปกรณ์สามารถถูกแทนที่ด้วยความต้านทานของพวกเขาและมันง่ายในการคำนวณพารามิเตอร์ของวงจร

วิธีการเชื่อมต่อตัวรับพลังงานสามารถเป็นหนึ่งในสิ่งต่อไปนี้: ชนิดการเชื่อมต่อแบบอนุกรมแบบขนานหรือแบบผสม

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม

เมื่อตัวรับสัญญาณหลายตัว (ตัวต้านทาน) เชื่อมต่อในวงจรอนุกรมนั่นคือเอาต์พุตที่สองของตัวแรกเชื่อมต่อกับเอาท์พุทแรกของวินาทีที่สองเอาท์พุทที่สองของที่สองเชื่อมต่อกับเอาท์พุทที่สามของที่สาม แหล่งพลังงานผ่านองค์ประกอบทั้งหมดของวงจรปัจจุบันฉันจะไหลในขนาดเดียวกัน ความคิดนี้อธิบายไว้ในภาพ

การเปลี่ยนอุปกรณ์ที่มีความต้านทานเราเปลี่ยนรูปเป็นวงจรจากนั้นความต้านทาน R1 เป็น R4 ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมแต่ละตัวจะใช้แรงดันไฟฟ้าบางตัวซึ่งโดยรวมจะให้ค่า EMF ที่ขั้วของแหล่งพลังงาน เพื่อความง่ายต่อจากนี้เราจะอธิบายแหล่งที่มาในรูปแบบของเซลล์กัลวานิค

การแสดงแรงดันไฟฟ้าตกผ่านกระแสและผ่านความต้านทานเราได้รับการแสดงออกสำหรับความต้านทานที่เท่ากันของวงจรอนุกรมของตัวรับ: ความต้านทานรวมของการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวต้านทานจะเท่ากับผลรวมพีชคณิตของความต้านทานทั้งหมดที่ประกอบเป็นวงจรนี้ และเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าในแต่ละส่วนของวงจรสามารถพบได้จากกฎของโอห์ม (U = I * R, U1 = I * R1, U2 = I * R2, ฯลฯ ) และ E = U ดังนั้นสำหรับวงจรของเราเราได้รับ:

แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของแหล่งจ่ายไฟเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าตกที่เครื่องรับที่เชื่อมต่อกันแต่ละเครื่องซึ่งประกอบเป็นวงจร

เนื่องจากกระแสไหลผ่านวงจรทั้งหมดที่มีค่าเท่ากันมันจะยุติธรรมที่จะกล่าวว่าแรงดันไฟฟ้าที่ตัวรับสัญญาณเชื่อมต่อแบบอนุกรม (ตัวต้านทาน) มีความสัมพันธ์กันตามสัดส่วนของความต้านทาน และยิ่งความต้านทานสูงขึ้นเท่าใดแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับตัวรับก็จะสูงขึ้น

สำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวต้านทานในปริมาณ n ชิ้นที่มีความต้านทานเท่ากัน Rk ความต้านทานรวมที่เท่ากันของวงจรโดยรวมจะเท่ากับ n คูณมากกว่าความต้านทานแต่ละตัวเหล่านี้: R = n * Rk ดังนั้นแรงดันที่ใช้กับตัวต้านทานของวงจรแต่ละตัวจะเท่ากันและจะมีค่าน้อยกว่าแรงดันที่ใช้กับวงจรทั้งหมด: Uk = U / n

คุณสมบัติต่อไปนี้เป็นคุณสมบัติสำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวรับพลังงาน: หากคุณเปลี่ยนความต้านทานของตัวรับวงจรตัวใดตัวหนึ่งแรงดันไฟฟ้าที่ตัวรับสัญญาณวงจรอื่นจะเปลี่ยนไป เมื่อหนึ่งในตัวรับสัญญาณแบ่งกระแสจะหยุดในวงจรทั้งหมดในตัวรับอื่น ๆ ทั้งหมด

เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมจึงหายากและใช้เฉพาะเมื่อแรงดันไฟเมนสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของเครื่องรับในกรณีที่ไม่มีตัวเลือกอื่น

ตัวอย่างเช่นด้วยแรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์คุณสามารถจ่ายไฟให้กับหลอดไฟที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมสองชุดที่มีกำลังเท่ากันซึ่งแต่ละหลอดได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้า 110 โวลต์ หากหลอดไฟเหล่านี้ที่แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายเดียวกันมีกำลังไฟที่ต่างกันหลอดหนึ่งในนั้นจะโอเวอร์โหลดและส่วนใหญ่จะไหม้ทันที

การเชื่อมต่อแบบขนาน

การเชื่อมต่อแบบขนานของตัวรับเกี่ยวข้องกับการรวมของแต่ละตัวระหว่างคู่ของจุดของวงจรไฟฟ้าเพื่อให้พวกเขาในรูปแบบสาขาขนานซึ่งแต่ละอันจะถูกขับเคลื่อนโดยแรงดันไฟฟ้าของแหล่งที่มา เพื่อความชัดเจนเราจะทำการแทนที่ตัวรับสัญญาณด้วยความต้านทานไฟฟ้าเพื่อรับวงจรตามที่สะดวกในการคำนวณพารามิเตอร์

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วในกรณีของการเชื่อมต่อแบบขนานตัวต้านทานแต่ละตัวจะได้รับแรงดันไฟฟ้าเดียวกัน และตามกฎหมายของโอห์มเรามี: I1 = U / R1, I2 = U / R2, I3 = U / R3

นี่ฉันเป็นแหล่งกระแส กฎหมาย Kirchhoff ตัวแรกสำหรับวงจรนี้ช่วยให้เราสามารถเขียนสำนวนสำหรับกระแสในส่วนที่ไม่ได้ประกอบ: I = I1 + I2 + I3

ดังนั้นความต้านทานรวมสำหรับการเชื่อมต่อแบบขนานขององค์ประกอบวงจรกับแต่ละอื่น ๆ สามารถพบได้จากสูตร:

ส่วนกลับของความต้านทานเรียกว่าค่าการนำไฟฟ้า G และสูตรสำหรับค่าการนำไฟฟ้าของวงจรประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่างที่เชื่อมต่อแบบขนานสามารถเขียนได้: G = G1 + G2 + G3 การนำไฟฟ้าของวงจรในกรณีที่มีการเชื่อมต่อแบบขนานของตัวต้านทานขึ้นรูปมันเท่ากับผลรวมเชิงพีชคณิตของค่าการนำไฟฟ้าของตัวต้านทานเหล่านี้ ดังนั้นเมื่อเพิ่มตัวรับแบบขนาน (ตัวต้านทาน) เข้ากับวงจรความต้านทานรวมของวงจรจะลดลงและค่าการนำไฟฟ้ารวมจะเพิ่มขึ้นตามลำดับ

กระแสในวงจรประกอบด้วยตัวรับสัญญาณที่เชื่อมต่อแบบขนานมีการกระจายระหว่างกันในสัดส่วนโดยตรงกับความนำไฟฟ้าของพวกเขานั่นคือสัดส่วนตรงกันข้ามกับความต้านทานของพวกเขา ที่นี่เราสามารถให้การเปรียบเทียบจากไฮดรอลิกส์ที่การไหลของน้ำถูกกระจายผ่านท่อตามส่วนของพวกเขาจากนั้นส่วนที่ใหญ่กว่าจะคล้ายกับความต้านทานต่ำกว่านั่นคือการนำไฟฟ้าที่มากขึ้น

หากวงจรประกอบด้วยตัวต้านทานที่เหมือนกันหลายตัว (n) ตัวเชื่อมต่อแบบขนานแล้วความต้านทานรวมของวงจรจะต่ำกว่าความต้านทานของตัวต้านทานตัวใดตัวหนึ่งและมีค่ากระแสผ่านแต่ละตัวต้านทานจะน้อยกว่ากระแสรวมทั้งหมด: R = R1 / n; I1 = I / n

วงจรที่ประกอบด้วยตัวรับสัญญาณที่เชื่อมต่อแบบขนานที่เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานนั้นมีลักษณะที่ว่าตัวรับสัญญาณแต่ละตัวนั้นได้รับพลังงานจากแหล่งพลังงาน

สำหรับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าในอุดมคติคำแถลงเป็นความจริง: เมื่อเชื่อมต่อหรือยกเลิกการเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบขนานกับแหล่งกำเนิดกระแสในตัวต้านทานที่เชื่อมต่อที่เหลืออยู่จะไม่เปลี่ยนแปลงนั่นคือถ้าตัวรับหนึ่งหรือมากกว่าของวงจรขนานล้มเหลวส่วนที่เหลือจะทำงานต่อในโหมดเดียวกัน

เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้การเชื่อมต่อแบบขนานมีข้อได้เปรียบที่สำคัญมากกว่าหนึ่งอนุกรมและด้วยเหตุนี้จึงเป็นการเชื่อมต่อแบบขนานที่พบมากที่สุดในเครือข่ายไฟฟ้า ตัวอย่างเช่นเครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมดในบ้านของเราได้รับการออกแบบให้เชื่อมต่อกับเครือข่ายในบ้านในแบบคู่ขนานและหากคุณตัดการเชื่อมต่อหนึ่งเครื่องจะไม่เป็นอันตรายต่อส่วนที่เหลือ

การเปรียบเทียบวงจรอนุกรมและขนาน

สารประกอบผสม

การเชื่อมต่อของเครื่องรับสัญญาณแบบผสมนั้นหมายถึงการเชื่อมต่อเมื่อส่วนหนึ่งหรือหลายส่วนเชื่อมต่อเป็นอนุกรมและอีกส่วนหนึ่งหรือหลายขนาน ยิ่งไปกว่านั้นโซ่ทั้งหมดสามารถเกิดขึ้นได้จากสารประกอบต่าง ๆ ของชิ้นส่วนดังกล่าวระหว่างกัน ตัวอย่างเช่นพิจารณาโครงร่าง:

ตัวต้านทานที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมสามตัวเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานอีกสองตัวเชื่อมต่อแบบขนานกับตัวใดตัวหนึ่งและตัวที่สามเชื่อมต่อแบบขนานกับวงจรทั้งหมดในการค้นหาความต้านทานของวงจรพวกเขาต้องผ่านการแปลงต่อเนื่อง: วงจรที่ซับซ้อนจะถูกนำไปสู่รูปแบบง่าย ๆ ตามลำดับโดยคำนวณความต้านทานของแต่ละลิงค์และหาค่าความต้านทานเทียบเท่าทั้งหมด

สำหรับตัวอย่างของเรา ก่อนพบความต้านทานรวมของตัวต้านทานสองตัวที่เชื่อมต่อ R4 และ R5 ในซีรีส์จากนั้นความต้านทานของการเชื่อมต่อแบบขนานกับ R2 จากนั้นพวกเขาจะถูกเพิ่มเข้าไปในค่าที่ได้รับของ R1 และ R3 จากนั้นคำนวณค่าความต้านทานของวงจรทั้งหมด

วิธีการต่างๆของการเชื่อมต่อตัวรับพลังงานถูกนำมาใช้ในทางปฏิบัติเพื่อวัตถุประสงค์ต่าง ๆ เพื่อแก้ปัญหาเฉพาะงาน ตัวอย่างเช่นสารประกอบผสมสามารถพบได้ในวงจรประจุอ่อน ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า ในแหล่งจ่ายไฟอันทรงพลังซึ่งภาระ (ตัวเก็บประจุหลังจากไดโอดบริดจ์) ได้รับพลังงานเป็นอนุกรมผ่านตัวต้านทานจากนั้นตัวต้านทานจะถูกเชื่อมต่อโดยหน้าสัมผัสรีเลย์และโหลดจะเชื่อมต่อกับไดโอดบริดจ์แบบขนาน