Меню

Параллельное или последовательное подключение питание

Последовательное и параллельное соединение. Применение и схемы

В электрических цепях элементы могут соединяться по различным схемам, в том числе они имеют последовательное и параллельное соединение.

Последовательное соединение

При таком соединении проводники соединяются друг с другом последовательно, то есть, начало одного проводника будет соединяться с концом другого. Основная особенность данного соединения заключается в том, что все проводники принадлежат одному проводу, нет никаких разветвлений. Через каждый из проводников будет протекать один и тот же электрический ток. Но суммарное напряжение на проводниках будет равняться вместе взятым напряжениям на каждом из них.

Рассмотрим некоторое количество резисторов, соединенных последовательно. Так как нет разветвлений, то количество проходящего заряда через один проводник, будет равно количеству заряда, прошедшего через другой проводник. Силы тока на всех проводниках будут одинаковыми. Это основная особенность данного соединения.

Это соединение можно рассмотреть иначе. Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором.

Ток на эквивалентном резисторе будет совпадать с общим током, протекающим через все резисторы. Эквивалентное общее напряжение будет складываться из напряжений на каждом резисторе. Это является разностью потенциалов на резисторе.

Если воспользоваться этими правилами и законом Ома, который подходит для каждого резистора, можно доказать, что сопротивление эквивалентного общего резистора будет равно сумме сопротивлений. Следствием первых двух правил будет являться третье правило.

Применение

Последовательное соединение используется, когда нужно целенаправленно включать или выключать какой-либо прибор, выключатель соединяют с ним по последовательной схеме. Например, электрический звонок будет звенеть только тогда, когда он будет последовательно соединен с источником и кнопкой. Согласно первому правилу, если электрический ток отсутствует хотя бы на одном из проводников, то его не будет и на других проводниках. И наоборот, если ток имеется хотя бы на одном проводнике, то он будет и на всех других проводниках. Также работает карманный фонарик, в котором есть кнопка, батарейка и лампочка. Все эти элементы необходимо соединить последовательно, так как нужно, чтобы фонарик светил, когда будет нажата кнопка.

Иногда последовательное соединение не приводит к нужным целям. Например, в квартире, где много люстр, лампочек и других устройств, не следует все лампы и устройства соединять последовательно, так как никогда не требуется одновременно включать свет в каждой из комнат квартиры. Для этого последовательное и параллельное соединение рассматривают отдельно, и для подключения осветительных приборов в квартире применяют параллельный вид схемы.

Параллельное соединение

В этом виде схемы все проводники соединяются параллельно друг с другом. Все начала проводников объединены в одну точку, и все концы также соединены вместе. Рассмотрим некоторое количество однородных проводников (резисторов), соединенных по параллельной схеме.

Этот вид соединения является разветвленным. В каждой ветви содержится по одному резистору. Электрический ток, дойдя до точки разветвления, разделяется на каждый резистор, и будет равняться сумме токов на всех сопротивлениях. Напряжение на всех элементах, соединенных параллельно, является одинаковым.

Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором. Если воспользоваться законом Ома, можно получить выражение сопротивления. Если при последовательном соединении сопротивления складывались, то при параллельном будут складываться величины обратные им, как записано в формуле выше.

Применение

Если рассматривать соединения в бытовых условиях, то в квартире лампы освещения, люстры должны быть соединены параллельно. Если их соединить последовательно, то при включении одной лампочки мы включим все остальные. При параллельном же соединении мы можем, добавляя соответствующий выключатель в каждую из ветвей, включать соответствующую лампочку по мере желания. При этом такое включение одной лампы не влияет на остальные лампы.

Все электрические бытовые устройства в квартире соединены параллельно в сеть с напряжением 220 В, и подключены к распределительному щитку. Другими словами, параллельное соединение используется при необходимости подключения электрических устройств независимо друг от друга. Последовательное и параллельное соединение имеют свои особенности. Существуют также смешанные соединения.

Работа тока

Последовательное и параллельное соединение, рассмотренное ранее, было справедливо для величин напряжения, сопротивления и силы тока, являющихся основными. Работа тока определяется по формуле:

А = I х U х t, где А – работа тока, t – время течения по проводнику.

Читайте также:  Правильное питание для сушки тела для мужчин программа

Для определения работы при последовательной схеме соединения, необходимо заменить в первоначальном выражении напряжение. Получаем:

А=I х (U1 + U2) х t

Раскрываем скобки и получаем, что на всей схеме работа определяется суммой на каждой нагрузке.

Точно также рассматриваем параллельную схему соединения. Только меняем уже не напряжение, а силу тока. Получается результат:

А = А1+А2

Мощность тока

При рассмотрении формулы мощности участка цепи снова необходимо пользоваться формулой:

Р=U х I

После аналогичных рассуждений выходит результат, что последовательное и параллельное соединение можно определить следующей формулой мощности:

Р=Р1 + Р2

Другими словами, при любых схемах общая мощность равна сумме всех мощностей в схеме. Этим можно объяснить, что не рекомендуется включать в квартире сразу несколько мощных электрических устройств, так как проводка может не выдержать такой мощности.

Влияние схемы соединения на новогоднюю гирлянду

После перегорания одной лампы в гирлянде можно определить вид схемы соединения. Если схема последовательная, то не будет гореть ни одной лампочки, так как сгоревшая лампочка разрывает общую цепь. Чтобы выяснить, какая именно лампочка сгорела, нужно проверять все подряд. Далее, заменить неисправную лампу, гирлянда будет функционировать.

При применении параллельной схемы соединения гирлянда будет продолжать работать, даже если одна или несколько ламп сгорели, так как цепь не разорвана полностью, а только один небольшой параллельный участок. Для восстановления такой гирлянды достаточно увидеть, какие лампы не горят, и заменить их.

Последовательное и параллельное соединение для конденсаторов

При последовательной схеме возникает такая картина: заряды от положительного полюса источника питания идут только на наружные пластины крайних конденсаторов. Конденсаторы, находящиеся между ними, передают заряд по цепи. Этим объясняется появление на всех пластинах равных зарядов с разными знаками. Исходя из этого, заряд любого конденсатора, соединенного по последовательной схеме, можно выразить такой формулой:

qобщ= q1 = q2 = q3

Для определения напряжения на любом конденсаторе, необходима формула:

U= q/С

Где С — емкость. Суммарное напряжение выражается таким же законом, который подходит для сопротивлений. Поэтому получаем формулу емкости:

С= q/(U1 + U2 + U3)

Чтобы сделать эту формулу проще, можно перевернуть дроби и заменить отношение разности потенциалов к заряду емкости. В результате получаем:

1/С= 1/С1 + 1/С2 + 1/C3

Немного иначе рассчитывается параллельное соединение конденсаторов.

Общий заряд вычисляется как сумма всех зарядов, накопившихся на пластинах всех конденсаторов. А величина напряжения также вычисляется по общим законам. В связи с этим формула суммарной емкости при параллельной схеме соединения выглядит так:

С= (q1 + q2 + q3)/U

Это значение рассчитывается как сумма каждого прибора в схеме:

С=С1 + С2 + С3

Смешанное соединение проводников

В электрической схеме участки цепи могут иметь и последовательное и параллельное соединение, переплетающихся между собой. Но все законы, рассмотренные выше для отдельных видов соединений, справедливы по-прежнему, и используются по этапам.

Сначала нужно мысленно разложить схему на отдельные части. Для лучшего представления ее рисуют на бумаге. Рассмотрим наш пример по изображенной выше схеме.

Удобнее всего ее изобразить, начиная с точек Б и В. Они расставляются на некотором расстоянии между собой и от края листа бумаги. С левой стороны к точке Б подключается один провод, а справа отходят два провода. Точка В наоборот, слева имеет две ветки, а после точки отходит один провод.

Далее нужно изобразить пространство между точками. По верхнему проводнику расположены 3 сопротивления с условными значениями 2, 3, 4. Снизу будет идти ток с индексом 5. Первые 3 сопротивления включены в схему последовательно, а пятый резистор подключен параллельно.

Остальные два сопротивления (первый и шестой) подключены последовательно с рассматриваемым нами участком Б-В. Поэтому схему дополняем 2-мя прямоугольниками по сторонам от выбранных точек.

Теперь используем формулу расчета сопротивления:
  • Первая формула для последовательного вида соединения.
  • Далее, для параллельной схемы.
  • И окончательно для последовательной схемы.

Аналогичным образом можно разложить на отдельные схемы любую сложную схему, включая соединения не только проводников в виде сопротивлений, но и конденсаторов. Чтобы научиться владеть приемами расчета по разным видам схем, необходимо потренироваться на практике, выполнив несколько заданий.

Читайте также:  Питание для постепенного набора веса

Источник



Правила параллельного и последовательного подключения источников питания

Очень часто покупатели источников питания задают вопрос о возможности параллельного или последовательного подключения блоков. Такая возможность присутствует во всех моделях источников питания BVP Electronics. Рекомендуем Вам воспользоваться несколькими правилами при подключении двух и более источников питания. При параллельном подключении источников необходимо, чтобы все источники были с одинаковым номиналом выходного напряжения (например, 15В/100А и 15В/10А, на выходе будет 15В/110А). При последовательном подключении источников, необходимо, чтобы все источники были с одинаковым номиналом выходного тока (например, 30В/30А и 15В/30А, на выходе будет 45В/30А). Подключение источников с разными номиналами может привести к выходу из строя блоков.

1. Параллельное подключение источников питания (увеличение выходного тока)

  1. Разместите источники питания на рабочем месте, по возможности недалеко друг от друга, обеспечив удобство работы с источниками и условия естественной вентиляции.
  2. Установите выключатели «ON/OFF», расположенные на передней панели источников в положение «OFF».
  3. Подключите сетевые шнуры питания к разъемам на задней панели корпусов и питающей сети.
  4. Соедините выходными шнурами минусовые клеммы источников и отдельно плюсовые (см. рис. 1). При этом рекомендуем воспользоваться предложенной таблицей при выборе сечения выходного шнура (табл. 1). Для получения гарантированных выходных параметров источников на удаленной нагрузке, необходимы соединительные выходные провода такого сечения, чтобы максимальный ток нагрузки создавал падение напряжения не более 0.5 — 1.0 В.


Рис. 1. Параллельное соединение источников питания

Выбор сечения выходного шнура в зависимости от величины выходного тока
Ток, А 0-5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Сечение, мм2 0,75 1,0 2,5 2,5 4,0 4,0 6,0 6,0 8,0 8,0 10,0 10,0
  1. Включите питающее напряжение сетевыми выключателями «POWER», находящимися на задних панелях источников.
  2. Включите источники питания без нагрузки (переместив тумблеры «ON/OFF» в положение «ON»).
  3. Установите регуляторами напряжения «Fine/Coarse» требуемое выходное напряжение, одинаковое на всех источниках.
  4. Переключателем «A limit/A out» выберите положение «A limit». Установите регуляторами тока «Fine/Coarse» максимальное или необходимое значение.
  5. Переключателем «A limit/A out» выберите положение «A out».
  6. Выключите источник (переместив тумблер «ON/OFF» в положение «OFF»).
  7. Соблюдая полярность, подключите нагрузку.
  8. Включите источник питания (переместив тумблер «ON/OFF» в положение «ON»).
  9. О работе источников с нагрузкой будут свидетельствовать зеленые светодиоды на передней панели источников, и показания протекающего тока в цепи нагрузки на цифровых индикаторах амперметров.

Если плавно изменять сопротивление нагрузки от бесконечности до нуля, то рабочая точка (рис.2) сначала от оси напряжения (точка холостого хода) первого источника питания (как правило, большего по выходному напряжению) будет перемещаться вправо по горизонтальной линии режима «U1», а затем при достижении тока значения «А limit 1» произойдет переключение первого источника из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока (загорится красный светодиод) и подключение второго источника питания. Далее рабочая точка будет двигаться по оси напряжения «U2», и при достижении тока значения «А limit 2» произойдет переключение второго источника из режима стабилизации напряжения в стабилизацию тока, режим «I2» (загорится красный светодиод на втором источнике).

Далее по вертикальной линии «I2», рабочая точка будет опускаться вниз до оси тока. Точка касания оси тока соответствует короткому замыканию. При изменении сопротивления нагрузки в обратном направлении, переключение режимов произойдет, соответственно, в обратной последовательности.

Значение реального выходного тока «А out» будет равно сумме значений «А limit 1» и «А limit 2» и не будет зависеть от изменения нагрузки. От изменения нагрузки будет зависеть только выходное напряжение.


Рис. 2. Вольтамперная характеристики при параллельном
подключении двух источников питания

Пример параллельного подключения двух источников питания BVP Electronics (45V/20A и 45V/20A)

Требуемая выходная мощность нагрузки — 1345 Ватт (42В*32А).


Рис. 3. Параллельное подключение двух источников питания BVP 45V 20A


Рис. 4. Вольтамперная характеристики при параллельном подключении
двух источников питания BVP 45V 20A

2. Последовательное подключение источников питания (увеличение выходного напряжения)

Читайте также:  Микро юсб питание видеорегистратора

Последовательное подключение источников питания производства BVP Electronics возможно, но с предварительной подготовкой. Источники питания BVP Electronics, как правило, заземлены по минусовой клемме. Поэтому перед последовательным соединением блоков необходимо отключить заземление источников. При этом, обязательно надо заземлить оборудование, которое они будут питать.

Для отключения заземления источников необходимо снять верхнюю крышку прибора (раскрутить четыре винта (в металлических блоках — расположенные по бокам корпуса, в пластмассовых — на ножках источника — рис. 5).


Рис. 5. Расположение винтов на металлическом и пластмассовом корпусах
источников питания производства BVP Electronics

С левой стороны находится разъем заземления. Для отключения заземления источника необходимо переставить перемычки на средние выводы. На рисунке 6 представлены варианты заземления: по минусовой клемме, плюсовой и без заземления.

Заземление по минусовой клемме Заземление по плюсовой клемме Источник питания без заземления

Рис. 6. Расположение перемычки при заземлении/отключении
заземления источника питания

Закройте крышку корпуса прибора и закрутите винты. В источниках питания отключено заземление.

Многие спрашивают, а можно соединить источники питания без отключения заземления? Можно, если подключить источники в сетевую розетку или удлинитель без земли. Но при этом вы должны понимать, что при последовательном соединении источников корпус блоков будет находиться под напряжением. Следовательно, нельзя располагать источники питания непосредственно вблизи друг друга, чтобы они касались металлическими деталями или корпусами. В целях безопасности работать с такими источниками питания нужно очень аккуратно.

Для последовательного соединения источников питания необходимо
пользоваться следующими указаниями:

  1. Разместите источники питания на рабочем месте, по возможности недалеко друг от друга, обеспечив удобство работы с источниками и условия естественной вентиляции.
  2. Установите выключатели «ON/OFF», расположенные на передней панели источников в положение «OFF».
  3. Подключите сетевые шнуры питания к разъемам на задней панели корпусов и питающей сети.
  4. Соедините выходным шнуром плюсовую клемму первого источника питания с минусовой клеммой второго источника, и подключите минусовую клемму первого источника и плюсовую клемму второго выходными шнурами (см. рис. 7). При этом рекомендуем воспользоваться предложенной таблицей при выборе сечения выходного шнура (табл. 1). Для получения гарантированных выходных параметров источников на удаленной нагрузке, необходимы соединительные выходные провода такого сечения, чтобы максимальный ток нагрузки создавал падение напряжения не более 0.5 -1.0 В.


Рис. 7. Последовательное соединение источников питания
(выходное напряжение 58В, выходной ток 3А)

  1. Включите питающее напряжение сетевыми выключателями «POWER», находящимися на задних панелях источников.
  2. Включите источник питания без нагрузки (переместив тумблер «ON/OFF» в положение «ON»).
  3. Установите регуляторами напряжения «Fine/Coarse» требуемое выходное напряжение, одинаковое на всех источниках.
  4. Переключателем «A limit/A out» выберите положение «A limit». Установите регуляторами тока «Fine/Coarse» максимальное или необходимое значение.
  5. Переключателем «A limit/A out» выберите положение «A out».
  6. Выключите источник (переместив тумблер «ON/OFF» в положение «OFF»).
  7. Соблюдая полярность, подключите нагрузку.
  8. Включите источник питания (переместив тумблер «ON/OFF» в положение «ON»).
  9. О работе источников с нагрузкой будут свидетельствовать зеленые светодиоды на передней панели источников, и показания протекающего тока в цепи нагрузки на цифровых индикаторах амперметров.

Если плавно изменять сопротивление нагрузки от бесконечности до нуля, то рабочая точка (рис.8) сначала от суммарной оси напряжения (точка холостого хода) первого и второго источника питания будет перемещаться вправо по горизонтальной линии режима «U1 + U2», а затем при достижении выходным током значения «А limit 2» (по меньшему значению установленного тока) произойдет переключение — из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока «I2» (загорится красный светодиод).


Рис. 8. Вольтамперная характеристики при последовательном подключении двух источников питания

Далее по вертикальной линии «I2», рабочая точка будет опускаться вниз до оси тока. При этом, при достижении горизонтальной оси напряжения «U1» произойдет переключение протекающего тока на значение «А limit 1». Точка касания оси тока соответствует короткому замыканию. При изменении сопротивления нагрузки в обратном направлении, переключение режимов произойдет, соответственно, в обратной последовательности.

Работать с последовательно или параллельно соединенными источниками питания в целях безопасности следует очень аккуратно. При эксплуатации источников без заземления большая вероятность выхода источников из строя.

Источник