Паралельная схема
Паралельныя схемы — гэта фундаментальная канцэпцыя ў электроніцы і электратэхніцы. Нягледзячы на тое, што ў параўнанні з паслядоўнымі ланцугамі яны часта ігнаруюцца, яны маюць важныя характарыстыкі і прымяненне ў розных электрычных і электронных сістэмах. У гэтым артыкуле мы абмяркуем вызначэнне, характарыстыкі, разлікі і прымяненне паралельных ланцугоў у паўсядзённым жыцці.
Вызначэнне паралельнай схемы
Паралельны ланцуг — гэта электрычны ланцуг, у якім кампаненты злучаны паралельна. Гэта азначае, што кожны кампанент мае два вывады, падлучаныя непасрэдна да крыніцы напружання або крыніцы току. У паралельным ланцугу электрычны ток падзяляецца на некалькі шляхоў, і кожны кампанент атрымлівае аднолькавае напружанне.
Схема паралельнага ланцуга
Каб лепш зразумець, давайце разгледзім простую схему паралельнага ланцуга:
"
(R1)
V ——( )—->
|
| (R2)
|—-( )—->
|
| (Рн)
|—-( )-—–>
"
Вышэй паказана паралельная схема з некалькімі рэзістарамі (R1, R2,…,Rn), злучанымі паралельна. На кожны рэзістар у адной кропцы прыкладаецца напружанне V, таму на кожны рэзістар падаецца аднолькавае напружанне V.
Характарыстыкі паралельных ланцугоў
Ніжэй прыведзены некаторыя асноўныя характарыстыкі паралельных ланцугоў:
1. Пастаяннае напружанне
У паралельным ланцугу кожны кампанент (напрыклад, рэзістар або кандэнсатар) мае такое ж напружанне, як і напружанне крыніцы. Напружанне, якое атрымлівае адзін кампанент, такое ж, як і напружанне, якое атрымліваецца іншымі кампанентамі.
2. Асобны паток току
Электрычны ток, які працякае па паралельным ланцугу, падзяляецца паміж усімі шляхамі. Агульны ток, які выходзіць з крыніцы, роўны суме токаў, якія працякаюць праз кожны кампанент. Гэта можна выразіць ураўненнем:
\[ I_{агульны} = I_{1} + I_{2} + … + I_{n} \]
дзе \(I_{total}\) — агульны ток ад крыніцы, а \(I_{1}, I_{2}, …, I_{n}\) — токі, якія праходзяць праз кожны кампанент.
3. Агульны супраціў
Разлік агульнага супраціўлення ў паралельным ланцугу крыху больш складаны, чым у паслядоўным. Агульнае супраціўленне (R_total) у паралельным ланцугу — гэта адваротная велічыня сумы адваротных велічынь кожнага супраціўлення (R_n) у ланцугу:
\[ \frac{1}{R_{агульны}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + … + \frac{1}{R_{n}} \]
Такім чынам, агульны супраціў у паралельным ланцугу заўсёды меншы за супраціў кожнага асобнага ў ланцугу.
4. Розніца напружання
У паралельным ланцугу розніца напружання на кожнай галінцы ланцуга аднолькавая. Гэта адна з галоўных пераваг, якая робіць паралельныя ланцугі шырока выкарыстоўванымі ў паўсядзённых электратэхнічных прыладах.
5. Выхад з ладу аднаго з кампанентаў
Калі адзін з кампанентаў паралельнага ланцуга выйдзе з ладу або пашкодзіцца (напрыклад, абарвецца), астатнія кампаненты працягнуць працаваць. Гэта адбываецца таму, што іншыя шляхі могуць усё яшчэ праводзіць ток, не пацярпеўшы ад абрыву ў адным з іх.
Разлік паралельнай схемы
Каб лепш зразумець гэтую канцэпцыю, давайце разгледзім просты прыклад разліку. Дапусцім, у нас ёсць паралельны ланцуг, які складаецца з трох рэзістараў з наступнымі значэннямі супраціўлення:
– R1 = 10 Ом
– R2 = 20 Ом
– R3 = 30 Ом
Мы знойдзем агульны супраціў (R_total) гэтага паралельнага ланцуга.
Спачатку вылічваем адваротную велічыню кожнага супраціўлення:
\[ \frac{1}{R_{1}} = \frac{1}{10} = 0.1 \]
\[ \frac{1}{R_{2}} = \frac{1}{20} = 0.05 \]
\[ \frac{1}{R_{3}} = \frac{1}{30} = 0.0333 \]
Затым мы складаем усе адваротныя значэнні:
\[ \frac{1}{R_{агульны}} = 0.1 + 0.05 + 0.0333 = 0.1833 \]
Нарэшце, мы вылічваем агульнае значэнне супраціўлення, узяўшы адваротнае значэнне сумы:
\[R_{агульны} = \frac{1}{0.1833} \прыблізна 5.46 \: Ω \]
Такім чынам, агульны супраціў гэтага паралельнага ланцуга складае каля 5.46 Ом.
Прымяненне паралельных схем
Паралельныя схемы выкарыстоўваюцца ў розных паўсядзённых і прамысловых умовах дзякуючы сваім перавагам забеспячэння пастаяннага напружання і высокай надзейнасці. Вось некалькі прыкладаў іх ужывання:
1. Асвятленне дома
Асвятленне ў доме звычайна падключаецца паралельна. Гэта дазваляе кожнай лямпе атрымліваць аднолькавае напружанне, таму, калі адна лямпачка перагарыць, астатнія ўсё роўна могуць працаваць.
2. Электрычная сістэма ў аўтамабілях
Электрычная сістэма аўтамабіля таксама выкарыстоўвае паралельную схему, каб гарантаваць, што кожны кампанент, такі як фары, кандыцыянер і радыё, атрымлівае аднолькавае напружанне і працягвае працаваць, нават калі адзін з кампанентаў пашкоджаны.
3. Электрастанцыя
Генератары на электрастанцыях часта падключаюцца паралельна, каб павялічыць агульную магутнасць і павысіць надзейнасць. Калі адзін генератар выйдзе з ладу, астатнія ўсё роўна змогуць працаваць.
4. Электроннае абсталяванне
Электроннае абсталяванне, такое як кампутары і мабільныя тэлефоны, выкарыстоўвае паралельныя схемы, каб забяспечыць аднолькавае харчаванне жыццёва важных кампанентаў і працягваць аптымальнае функцыянаванне.
5. Сетка сонечнай энергіі
У сонечных энергетычных сістэмах сонечныя панэлі часта падключаюцца паралельна, каб павялічыць выходную магутнасць і забяспечыць больш электраэнергіі ў розных умовах.
Выснова
Паралельныя схемы — важная канцэпцыя ў электроніцы і электратэхніцы. Разумеючы іх характарыстыкі і разлікі, мы можам выкарыстоўваць іх перавагі для стварэння эфектыўных і надзейных электрычных сістэм. Ад хатняга асвятлення да складаных прамысловых электрычных сістэм, паралельныя схемы забяспечваюць неабходную гнуткасць і надзейнасць у шырокім дыяпазоне прымянення. Маючы глыбокае разуменне паралельных схем, мы можам працягваць распрацоўваць лепшыя тэхналогіі і сістэмы для будучыні.
