Lygiagretusis grandinės
Lygiagrečiosios grandinės yra esminė elektronikos ir elektrotechnikos sąvoka. Nors, palyginti su nuosekliosiomis grandinėmis, jos dažnai pamirštamos, jos pasižymi esminėmis savybėmis ir pritaikymu įvairiose elektros ir elektronikos sistemose. Šiame straipsnyje aptarsime lygiagrečių grandinių apibrėžimą, charakteristikas, skaičiavimus ir pritaikymą kasdieniame gyvenime.
Lygiagrečios grandinės apibrėžimas
Lygiagrečioji grandinė yra elektros grandinė, kurioje komponentai yra sujungti lygiagrečiai. Tai reiškia, kad kiekvienas komponentas turi du gnybtus, tiesiogiai prijungtus prie įtampos arba srovės šaltinio. Lygiagrečiojoje grandinėje elektros srovė yra padalinta į kelis kelius, ir kiekvienas komponentas gauna tą pačią įtampą.
Lygiagrečios grandinės schema
Norėdami geriau suprasti, panagrinėkime paprastą lygiagrečios grandinės schemą:
„“
(R1)
V ——( )—->
|
| (R2)
|—-( )—->
|
| (Rn)
|—-( )-—–>
„“
Aukščiau pateiktas lygiagrečiai sujungtos grandinės su keliais lygiagrečiai sujungtais rezistoriais (R1, R2,…, Rn) vaizdas. Kiekvienam rezistoriui tame pačiame taške tiekiama įtampa V, todėl kiekvienas rezistorius gauna tą pačią įtampą V.
Lygiagrečių grandinių charakteristikos
Toliau pateikiamos kelios pagrindinės lygiagrečių grandinių charakteristikos:
1. Pastovi įtampa
Lygiagrečioje grandinėje kiekvienas komponentas (pvz., rezistorius arba kondensatorius) turi tokią pačią įtampą kaip ir šaltinio įtampa. Vieno komponento gaunama įtampa yra tokia pati kaip ir kitų komponentų gaunama įtampa.
2. Atskiras srovės srautas
Lygiagrečia grandine tekanti elektros srovė padalijama tarp visų kelių. Bendra iš šaltinio išeinanti srovė yra srovių, tekančių per kiekvieną komponentą, suma. Tai galima išreikšti lygtimi:
\[ I_{iš viso} = I_{1} + I_{2} + … + I_{n} \]
kur \(I_{total}\) yra bendra srovė iš šaltinio, o \(I_{1}, I_{2}, …, I_{n}\) yra srovės, tekančios per kiekvieną komponentą.
3. Visiškas pasipriešinimas
Lygiagrečiojo jungimo grandinės bendros varžos apskaičiavimas yra šiek tiek sudėtingesnis nei nuosekliojo jungimo grandinės. Bendra varža (R_total) lygiagrečiojo jungimo grandinėje yra atvirkštinė kiekvienos grandinės varžos atvirkštinių verčių (R_n) sumai:
[\frac{1}{R_{total}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + … + \frac{1}{R_{n}}]
Tokiu būdu bendra varža lygiagrečioje grandinėje visada yra mažesnė už kiekvieną atskirą varžą grandinėje.
4. Įtampos skirtumas
Lygiagrečioje grandinėje įtampos skirtumas kiekvienoje grandinės šakoje yra vienodas. Tai yra vienas iš pagrindinių privalumų, dėl kurių lygiagrečios grandinės plačiai naudojamos kasdienėse elektros reikmėse.
5. Vieno iš komponentų gedimas
Jei vienas lygiagrečios grandinės komponentas sugenda arba yra pažeidžiamas (pvz., nutrūksta), kiti komponentai toliau veiks. Taip yra todėl, kad kitais keliais vis tiek gali tekėti srovė, o vieno kelio nutrūkimas jų nepaveiks.
Lygiagrečios grandinės skaičiavimas
Norėdami geriau suprasti šią koncepciją, panagrinėkime paprastą skaičiavimo pavyzdį. Tarkime, kad turime lygiagrečią grandinę, sudarytą iš trijų rezistorių, kurių varžos vertės yra tokios:
– R1 = 10 Ω
– R2 = 20 Ω
– R3 = 30 Ω
Rasime šios lygiagrečios grandinės bendrą varžą (R_total).
Pirmiausia apskaičiuojame kiekvieno pasipriešinimo atvirkštinę vertę:
\[ \frac{1}{R_{1}} = \frac{1}{10} = 0.1 \]
\[ \frac{1}{R_{2}} = \frac{1}{20} = 0.05 \]
\[ \frac{1}{R_{3}} = \frac{1}{30} = 0.0333 \]
Tada susumuojame visas atvirkštines vertes:
\[ \frac{1}{R_{total}} = 0.1 + 0.05 + 0.0333 = 0.1833 \]
Galiausiai apskaičiuojame bendrą varžos vertę, imdami atvirkštinę sumą:
\[R_{total} = \frac{1}{0.1833} \apytiksliai 5.46 \: Ω \]
Taigi, bendra šios lygiagrečios grandinės varža yra apie 5.46 Ω.
Lygiagrečių grandinių taikymas
Lygiagrečios grandinės naudojamos įvairiose kasdienėse ir pramonės srityse dėl jų privalumų – užtikrinti pastovią įtampą ir didelį patikimumą. Štai keletas jų taikymo pavyzdžių:
1. Namų apšvietimas
Namų šviestuvai paprastai jungiami lygiagrečiai. Tai leidžia kiekvienam šviestuvui gauti tą pačią įtampą, todėl, jei vienas šviestuvas užgęsta, kiti vis tiek gali veikti.
2. Automobilių elektros sistema
Automobilio elektros sistema taip pat naudoja lygiagrečią grandinę, kad užtikrintų, jog visi komponentai, tokie kaip žibintai, oro kondicionierius ir radijas, gautų tą pačią įtampą ir toliau veiktų, net jei vienas iš komponentų būtų pažeistas.
3. Elektrinė
Elektrinėse generatoriai dažnai jungiami lygiagrečiai, siekiant padidinti bendrą pajėgumą ir pagerinti patikimumą. Jei vienas generatorius sugenda, kiti vis tiek gali veikti.
4. Elektroninė įranga
Elektroninė įranga, tokia kaip kompiuteriai ir mobilieji telefonai, naudoja lygiagrečias grandines, kad užtikrintų, jog gyvybiškai svarbūs komponentai gautų vienodą energiją ir toliau veiktų optimaliai.
5. Saulės energijos tinklas
Saulės energijos sistemose saulės baterijos dažnai jungiamos lygiagrečiai, kad padidėtų galia ir būtų tiekiama daugiau elektros energijos įvairiomis sąlygomis.
Išvada
Lygiagrečiosios grandinės yra esminė elektronikos ir elektrotechnikos sąvoka. Suprasdami jų charakteristikas ir skaičiavimus, galime išnaudoti jų pranašumus, kad sukurtume efektyvias ir patikimas elektros sistemas. Nuo namų apšvietimo iki sudėtingų pramoninių elektros sistemų, lygiagrečiosios grandinės suteikia labai reikalingą lankstumą ir patikimumą įvairiose srityse. Turėdami tvirtą lygiagrečių grandinių supratimą, galime toliau kurti geresnes technologijas ir sistemas ateičiai.
