Способы соединения потребителей электроэнергии.

1. Последовательное соединение

При последовательном соединении во всей цепи (и в источнике в том числе) ток одинаковый

 

Iобщ = I1 = I2 = I3 = Iист;

 

Общее сопротивление цепи складывается из сопротивлений каждого потребителя

 

Rобщ = R₁+ R₂ +R₃;

 

Общее напряжение складывается из падений напряжений на каждом потребителе

 

Uобщ = U₁ + U₂ + U₃;

 

 

 

Следствия:

1) При подключении потребителей последовательно общее сопротивление цепи увеличится, а общий ток уменьшится (Iобщ = Uобщ/Rобщ);

2) При последовательном соединении, наибольшее падение напряжения и выделение тепловой энергии будет на потребителе наименьшей мощности, т.е. с наибольшем сопротивлением.

 

Прим. Так как подключение или отключение потребителей при последовательном соединении будет влиять на работу остальных потребителей, такое соединение применяется редко (гирлянда, тяговые двигатели на некоторых локомотивах) – для уменьшения напряжения на каждом потребителе.

Параллельное соединение

При параллельном соединении каждый потребитель подключается на одинаковое напряжение (часто говорят, что напряжение подается на потребитель)

U общ = U1 = U2 = U3;

Общий ток в цепи складывается из токов через каждый потребитель;

I общ = I1 + I2 + I3; (по 1-му закону Кирхгофа)

 

В такой схеме складываются не сопротивления потребителей, а их проводимости

 

G_общ = G₁ + G₂ + G₃; т.е. 1/Rобщ = 1/R₁+ 1/R₂ +1/R₃;

Следствия:

1) общее сопротивление цепи при параллельном соединении будет всегда меньше самого наименьшего сопротивления любой из ветви;

2 ) при увеличении числа потребителей включенных параллельно, общее сопротивление цепи уменьшается, а общий потребляемый ток увеличивается (увеличивается нагрузка цепи);

3) больший ток пойдет по цепи с меньшим сопротивлением;

4) если при параллельном соединении сопротивление потребителей одинаково, то общее сопротивление R _общ можно определять по формуле:

 

R - сопротивление одного потребителя

R _общ = ----

N - количество потребителей

 

3. Смешанное соединение (мостовая схема)

Частным случаем смешанного соединения является мостовая схема.

Мостовая схема имеет четыре плеча A – C – B – D, каждое плечо моста включает в себя потребитель (на данной схеме – резисторы, но могут быть электродвигатели). Так же мост имеет две диагонали

А – С - питающая диагональ

В – D - измерительная диагональ.

 

 

При одинаковых параметрах потребителей (R1 = R2 = R3 =R4 или, в схеме с двигателями – если они работают в одном режиме)падение напряжений на плечах моста будет равным, и потенциалы точек В и D будут равны (φв = φD). Тогда напряжение на гальванометре равно нулю, т.е. ток через измерительную диагональ не идет. Такой мост называется уравновешенным. При изменении сопротивления любого плеча (один из двигателей выходит из общего режима работы) равновесие моста нарушается, на измерительной диагонали появляется напряжение и ток. Поэтому такая схема используется, в частности, для срабатывания реле боксования в электровозах, тепловозах, секциях электропоездов.