Меню

Соединение источников позволяющее увеличить напряжение это

Какой способ соединения источников позволяет увеличить напряжение?

Способы соединения приемников электрической энергии — ООО «УК Энерготехсервис»

Какой способ соединения источников позволяет увеличить напряжение?

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассмотрел закон Ома, применительно к электрическим цепям, содержащие источники энергии.

Но в основе анализа и проектирования электронных схем вместе с законом Ома лежат также законы баланса токов, называемым первым законом Кирхгофа, и баланса напряжения на участках цепи, называемым вторым законом Кирхгофа, которые рассмотрим в данной статье.

Но для начала выясним, как соединяются между собой приёмники энергии и какие при этом взаимоотношения между токами, напряжениями и сопротивлениями.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Последовательное соединение приемников энергии

Приемники электрической энергии можно соединить между собой тремя различными способами: последовательно, параллельно или смешано (последовательно — параллельно).

Вначале рассмотрим последовательный способ соединения, при котором конец одного приемника соединяют с началом второго приемника, а конец второго приемника – с началом третьего и так далее.

На рисунке ниже показано последовательное соединение приемников энергии с их подключением к источнику энергии

В данном случае цепь состоит из трёх последовательных приемников энергии с сопротивлением R1, R2, R3 подсоединенных к источнику энергии с напряжением U. Через цепь протекает электрический ток силой I, то есть, напряжение на каждом сопротивлении будет равняться произведению силы тока и сопротивления

Таким образом, падение напряжения на последовательно соединённых сопротивлениях пропорциональны величинам этих сопротивлений.

Из вышесказанного вытекает правило эквивалентного последовательного сопротивления, которое гласит, что последовательно соединённые сопротивления можно представить эквивалентным последовательным сопротивлением величина, которого равна сумме последовательно соединённых сопротивлений. Это зависимость представлена следующими соотношениями

где R – эквивалентное последовательное сопротивление.

Применение последовательного соединения

Основным назначением последовательного соединения приемников энергии является обеспечение требуемого напряжения меньше, чем напряжение источника энергии. Одними из таких применений является делитель напряжения и потенциометр

Делитель напряжения (слева) и потенциометр (справа).

В качестве делителей напряжения используют последовательно соединённые резисторы, в данном случае R1 и R2, которые делят напряжение источника энергии на две части U1 и U2. Напряжения U1 и U2 можно использовать для работы разных приемников энергии.

Довольно часто используют регулируемый делитель напряжения, в качестве которого применяют переменный резистор R. Суммарное сопротивление, которого делится на две части с помощью подвижного контакта, и таким образом можно плавно изменять напряжение U2 на приемнике энергии.

Параллельное соединение приемников энергии

Ещё одним способом соединения приемников электрической энергии является параллельное соединение, которое характеризуется тем, что к одним и тем же узлам электрической цепи присоединены несколько преемников энергии. Пример такого соединения показан на рисунке ниже

Электрическая цепь на рисунке состоит из трёх параллельных ветвей с сопротивлениями нагрузки R1, R2 и R3. Цепь подключена к источнику энергии с напряжением U, через цепь протекает электрический ток с силой I. Таким образом, через каждую ветвь протекает ток равный отношению напряжения к сопротивлению каждой ветви

Так как все ветви цепи находятся под одним напряжением U, то токи приемников энергии обратно пропорциональны сопротивлениям этих приемников, а следовательно параллельно соединённые приемники энергии можно заметь одним приемником энергии с соответствующим эквивалентным сопротивлением, согласно следующих выражений

Таким образом, при параллельном соединении эквивалентное сопротивление всегда меньше самого малого из параллельно включенных сопротивлений.

Смешанное соединение приемников энергии

Наиболее широко распространено смешанное соединение приемников электрической энергии. Данной соединение представляет собой сочетание последовательно и параллельно соединенных элементов.

Общей формулы для расчёта данного вида соединений не существует, поэтому в каждом отдельном случае необходимо выделять участки цепи, где присутствует только лишь один вид соединения приемников – последовательное или параллельное.

Затем по формулам эквивалентных сопротивлений постепенно упрощать данные участи и в конечном итоге приводить их к простейшему виду с одним сопротивлением, при этом токи и напряжения вычислять по закону Ома. На рисунке ниже представлен пример смешанного соединения приемников энергии

В качестве примера рассчитаем токи и напряжения на всех участках цепи. Для начала определим эквивалентное сопротивление цепи. Выделим два участка с параллельным соединением приемников энергии. Это R1||R2 и R3||R4||R5. Тогда их эквивалентное сопротивление будет иметь вид

В результате получили цепь из двух последовательных приемников энергии R12R345 эквивалентное сопротивление и ток, протекающий через них, составит

  • Тогда падение напряжения по участкам составит
  • Тогда токи, протекающие через каждый приемник энергии, составят
Читайте также:  Сигнализатор напряжения стационарный снсф 6 10 у2 кристалл фаза руководство по эксплуатации

Первый закон Кирхгофа

Как я уже упоминал, законы Кирхгофа вместе с законом Ома являются основными при анализе и расчётах электрических цепей. Закон Ома был подробно рассмотрен в двух предыдущих статьях, теперь настала очередь для законов Кирхгофа. Их всего два, первый описывает соотношения токов в электрических цепях, а второй – соотношение ЭДС и напряжениями в контуре. Начнём с первого.

  1. Первый закон Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. Описывается это следующим выражением
  2. где ∑ — обозначает алгебраическую сумму.

Слово «алгебраическая» означает, что токи необходимо брать с учётом знака, то есть направления втекания. Таким образом, всем токам, которые втекают в узел, присваивается положительный знак, а которые вытекают из узла – соответственно отрицательный. Рисунок ниже иллюстрирует первый закон Кирхгофа

  • Изображение первого закона Кирхгофа.
  • На рисунке изображен узел, в который со стороны сопротивления R1 втекает ток, а со стороны сопротивлений R2, R3, R4 соответственно вытекает ток, тогда уравнение токов для данного участка цепи будет иметь вид

Первый закон Кирхгофа применяется не только к узлам, но и к любому контуру или части электрической цепи. Например, когда я говорил о параллельном соединении приемников энергии, где сумма токов через R1, R2 и R3 равна втекающему току I.

Второй закон Кирхгофа

  1. Как говорилось выше, второй закон Кирхгофа определяет соотношение между ЭДС и напряжениями в замкнутом контуре и звучит следующим образом: алгебраическая сумма ЭДС в любом контуре цепи равна алгебраической сумме падений напряжений на элементах этого контура.

Второй закон Кирхгофа определяется следующим выражением

  • В качестве примера рассмотрим ниже следующую схему, содержащую некоторый контур
  • Схема, иллюстрирующая второй закон Кирхгофа.
  • Для начала необходимо определится с направлением обхода контура. В принципе можно выбрать как по ходу часовой стрелки, так и против хода часовой стрелки.

    Я выберу первый вариант, то есть элементы будут считаться в следующем порядке E1R1R2R3E2, таким образом, уравнение по второму закону Кирхгофа будет иметь следующий вид

    Второй закон Кирхгофа применяется не только к цепям постоянного тока, но и к цепям переменного тока и к нелинейным цепям. В следующей статье я рассмотрю основные способы расчёта сложных цепей с использованием закона Ома и законов Кирхгофа.

    Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

    Территория электротехнической информации WEBSOR

    • Основы
    • Электромашины
    • Оборудование
    • Нормы
    • Подстанция
      • Комплектные трансформаторные подстанции
      • Оборудование подстанций
      • Вакуумные выключатели
        • ВВ/TEL
        • ВР
        • ВРО
        • ВР1
        • ВР1 для КСО
        • ВРС
        • 3АН5
        • ВГГ-10
      • Камеры КСО
      • Ограничители перенапряжений 6(10) кВ
      • Масляный выключатель
        • ВПМ-10
        • Техническое описание ВПМ
        • ВМП-10
        • ВМГ-133
      • Выключатель нагрузки автогазовый ВНА
        • Описание выключателя
        • Изображение выключателя
      • Ремонт электрооборудования
      • Повышение надежности МВ, приводов МВ
      • Установки компенсации реактивной мощности
        • Общие сведения об УКРМ
        • УКРМ 0,4 кВ
        • УКРМ 6(10) кВ
      • Выбор места расположения питающих подстанций
    • Электроснабжение
    • Освещение
    • Воздушная линия

    Воздушная линия > Расчет цепей при синусоидальных токах

    Смешанное соединение приемников Токи в цепях со смешанным соединением приемников проще всего рассчитываются путем преобразования схем или методом подобия (методом пропорциональных величин). Ниже иллюстрируется первый метод. Второй метод поясняется на странице.Пусть заданы сопротивления всех элементов схемы (рис. 4.

    3) и напряжение U на ее входе; требуется определить токи во всех ветвях. Заменим параллельно соединенные приемники энергии одним эквивалентным с проводимостью Y’=Y2+Y3+Y4 или сопротивлением Z’=1/Y’. После этого преобразования схема состоит из двух последовательно соединенных сопротивлений Z1 и Z’. Ее общее или эквивалентное сопротивление Z=Z1+Z’.Ток в неразветвленной части цепи I1=U/Z- Напряжение на разветвлении U’=Z’I1. Токи в параллельно соединенных приемниках I2=U’/Z2; I3=U’/Z3; I4=U’/Z4.

    На практике встречаются задачи и по расчету параметров цепи, удовлетворяющих различным поставленным условиям.

    Пример 4.5. Даны сопротивления (рис. 4.4) Z1 = 200 + j1000 Ом и Z2 = 500 + j1500 Ом. Определить, при каком сопротивлении r3 ток I2 отстает по фазе от напряжения U на угол p/2Решение.

    Сначала наметим ход решения.

    Положим начальную фазу напряжения

    Читайте также:  Зависимость количества изоляторов от напряжения лэп

    U равной нулю, т. е. U=U. Затем методом, указанным в начале параграфа, найдем в общем виде выражение для тока I2. Этот ток будет отставать по фазе на p/2 от напряжения U=U в том случае, если комплекс I2 будет отрицательной мнимой величиной. Это и является условием для определения сопротивления r3.В соответствии с намеченным планом решения находим эквивалентное сопротивление цепи ток в неразветвленной части цепи напряжение на разветвлении

    Как соединить несколько источников электрической энергии

    Какой способ соединения источников позволяет увеличить напряжение?

    Электрическая энергия, вырабатываемая источниками электрической энергии — самый распространенный вид энергии в наше время. Процессы, связанные с данным видом электрической энергии, включают в себя под процессы, такие как — выработка (генерация), передача и потребление. Из этого можно выделить три группы устройств, которые принимают участие в этом процессе — источники электрической энергии, передаточные устройства и потребители.

    Давайте подробно рассмотрим первую группы.

    Источники электрической энергии.

    Из самого названия можно догадаться, какую роль играют в электроэнергетике эти устройства, но все же я объясню.
    Источник электрической энергии — устройство, механизм от которого потребители получают электрическую энергию по средству передаточных устройств.

    Не имеет значения какого рода тока является этот источник, а также электрическая энергия является генерируемой или запасенной.

    Источниками электрической энергии могут быть: все виды и типы генераторов, вторичные обмотки трансформаторов и автотрансформаторов, различные гальванические элементы, аккумуляторные батареи, солнечные батареи, различные пьезо элементы и даже грозовой разряд (молния) является источником электрической энергии.

    Как видите существует множество видов источников электрической энергии, что способствует широкому распространению электрической энергии.

    Соединение источников электрической энергии

    В электроэнергетике встречаются такие случаи, когда источников электрической энергии несколько, которые включены и питают одну электрическую цепь.
    В зависимости от способа соединения источников, электрическая энергия ведет себя по-разному. Перед тем как углубляться в подробности следует сказать, что источники электрической энергии соединяют двумя способами — последовательно и параллельно.

    Эти виды соединений я уже рассматривал при соединении конденсаторов и резисторов.

    Давайте рассмотрим эти способы соединения на примере.
    В качестве источника электрической энергии возьмем три обычных батарейки напряжением в 1.5 вольт каждая. Также нам понадобится вольтметр и соединительные провода.

    последовательное соединение источников электрической энергии

    Соединив батарейка последовательно, как показано на схеме, можно будит увидеть, что вольтметр покажет напряжение гораздо большее чем у одной батарейки, а именно 4.5 вольт. Так при последовательном соединении источников электрической энергии, напряжение всех источников, входящих в цепь складывается. Стоит отметить, что суммарная емкость и мощность батареек равняется показателям одной батарейки.

    параллельное соединение источников электрической энергии

    Если же соединять эти же батарейки параллельно, как на схеме выше, мы увидим, что напряжение цепи с тремя параллельно соединенными батарейками равняется напряжению одной батарейки. Но мощность и емкость этой цепи источников увеличилось в несколько раз, а именно в количество соединенных источников, в данном случаи в три раза, при условии, что мощность и ёмкости батареек одинаковы.

    В электроэнергетике кроме батареек последовательно или параллельно могут соединять все источники электроэнергии. Но для каждого вида источника существуют определенные условия, такие как: напряжение всех соединяемых источников должно быть одинаково, как и мощность, во избежание возникновения уравнительных токов, для соединения трансформаторов необходимо также, чтобы коэффициенты трансформации были также равны.

    Цели соединения источников электрической энергии.

    Стоит отметить, что последовательное соединение источников электроэнергии нашло широкое применение лишь для источников постоянного тока, а именно гальванические элементов.
    В современной электроэнергетике широко распространено параллельное соединение источников электрической энергии.

    Это объясняется тем, что в современной системе электроснабжения отпадает необходимость в увеличении напряжения таким способом, эту функцию отлично выполняют повышающие трансформаторы. Тем более, что при последовательном соединении, при выходе из строя одного из источников, вся цепь обрывается и потребители обесточиваются.
    А вот параллельное соединение может похвастаться своими плюсами. Оно позволяет повысить мощность всей сети.

    Является очень удобным, так как при выходе из строя или необходимости в ремонте одного из источников электрической энергии нет необходимость лишать потребителей электрической энергии.

    Параллельное соединение источников электрической энергии на столько удобно, что во времена советского союза, да и сейчас, но не так масштабно соединяли все электрические станции в одну энергосистему, что повышало качество снабжения электрической энергией, так как не было дефицита мощности, а также позволяли выводить целые станции и подстанции в ремонт без перебоев в электроснабжении и конечно же все они соединялись параллельно.

    Читайте также:  Настенный стабилизатор напряжения daewoo dw tm12kva

    Источник

    

    Способы соединения источников тока.

    Последовательное соединение.

    В данной схеме «плюс» одного источника соединяется с «минусом» другого.

    При этом ЭДС источников складываются Е0бщ = Е1 + Е2,поэтому данный способ

    используется для увеличения общего напряжения Uобщ = U1 + U2. Применяется тогда, когда напряжение для потребителя недостаточно, но один источник тока способен выдержать весь ток нагрузки.

    Параллельное соединение

    При параллельном соединении «плюс» одного источника соединяется с «плюсом» другого (соответственно соединяются и «минусы»).

    При равенстве ЭДС, ток через потребитель не изменяется, но уменьшается ток через каждый из источников, что позволяет поддержать большой ток нагрузки (если для одного источника потребитель слишком мощный). Но при этом очень важно чтобы источники имели одинаковые параметры (то есть были одного и того же типа — Е1 = Е2, r1 =r2), иначе между ними будут проходить вредные уравнительные токи, которые могут повредить их.

    Параллельное соединение применяется, когда мощный потребитель нужно запитать от маломощных источников.

    Прим. За счет меньшего тока, проходящего через каждый источник, расход электроэнергии на них уменьшается, а время работы увеличивается.

    Смешанное соединение

    Выполняется, когда нужно увеличить и напряжение и поддержать большой ток нагрузки.

    Т.е. когда ЭДС одного источника не хватает для напряжения на потребитель

    и один источник не способен выдержать весь ток нагрузки

    Работа и мощность электрического тока

    Работа тока – это энергия, которая выделяется при прохождении тока по проводнику. Работа электрического тока равна произведению напряжения, тока и времени. Работа электрического тока измеряется в Вт· сек, кВт· час ( kW · h )

    А = U · I · t , [Вт · сек ]. 1 кВт · ч = 3600000 Вт · сек

    Мощность – это работа (энергия), совершенная (выделенная) за единицу времени. P = А/t ;

    Электрическая мощность равна произведению напряжения на силу тока. P = U · I , [Вт, W ], (Ватт)

    Мощность любой электрической машины определяет:

    1) способность машины преодолевать механическую нагрузку на валу;

    2) расход электроэнергии;

    3) силу тока в цепи.

    Прим. При включении в бытовую электрическую сеть напряжением 220В электрического прибора мощностью в 1 кВт в цепи протекает ток около 4,5 А.

    Тепловое действие тока.

    Количество тепловой энергии, которая выделяется при прохождении тока по проводнику, определяется законом Джоуля – Ленца.

    Q = I ² · R · t , [Дж] (Джоуль).

    Прим. 1 Дж = 1 Вт · сек, 1л.с .(лошадиная сила)≈760Вт

    1.20. Плотность тока.

    Плотность тока определяет силу тока на один квадратный миллиметр площади сечения проводника.

    δ (дельта(греческий)) = I / S, [А/ мм²]

    В зависимости от материала проводника, класса изоляции, типа проводки и условий охлаждения определяют номинальную и допустимую (предельную) плотность тока, превышение которой может повредить изоляцию

    Пример (для алюминиевых проводов): δ ном ≈ 6 —— , δ доп ≈ 9 ——

    при большей плотности тока плавится изоляция. Это значит, что стандартная алюминиевая проводка сечением 2.5 мм² рассчитана на ток 16А (мощность около 3,5кВт). Предельный ток 23 – 24 А (около 5 кВт). Для медного провода данные значения выше на 30-40%.

    Упрощенно, для подбора сечения проводов, используется следующее соотношение: для алюминия – 1 мм² сечения на 1кВт. Для меди — 1 мм² на 2 кВт мощности потребителей.

    Переходное сопротивление.

    Это повышенное сопротивление контактов из–за их подгара, малой площади контакта, силы нажатия, окисления и т.п. Из-за недостаточной эффективной площади контакта увеличивается плотность тока и происходит переброс тока по воздуху в виде искрения. Нагрев контактов ускоряет процесс окисления, качество контакта еще более ухудшается.

    Для уменьшения переходного сопротивления контакты зачищают, облуживают, вставляют в наконечники, соединяют клеммами, спаивают, выполняют посеребрение контактных поверхностей

    Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

    Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

    Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

    Источник