Зэрэгцээ хэлхээ
Зэрэгцээ хэлхээ нь электроник болон цахилгааны инженерчлэлийн үндсэн ойлголт юм. Цуваа хэлхээтэй харьцуулахад ихэвчлэн орхигддог ч зэрэгцээ хэлхээ нь янз бүрийн цахилгаан болон электрон системд чухал шинж чанар, хэрэглээтэй байдаг. Энэ нийтлэлд бид өдөр тутмын амьдралд зэрэгцээ хэлхээний тодорхойлолт, шинж чанар, тооцоолол, хэрэглээний талаар авч үзэх болно.
Зэрэгцээ хэлхээний тодорхойлолт
Зэрэгцээ хэлхээ гэдэг нь бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь зэрэгцээ холбогдсон цахилгаан хэлхээ юм. Энэ нь бүрэлдэхүүн хэсэг бүр хүчдэл эсвэл гүйдлийн эх үүсвэртэй шууд холбогдсон хоёр терминалтай гэсэн үг юм. Зэрэгцээ хэлхээнд цахилгаан гүйдэл хэд хэдэн замд хуваагддаг бөгөөд бүрэлдэхүүн хэсэг бүр ижил хүчдэлийг хүлээн авдаг.
Зэрэгцээ хэлхээний схем
Цааш нь ойлгохын тулд зэрэгцээ хэлхээний энгийн схемийг авч үзье.
""
(R1)
V ——( )—->
|
| (R2)
|—-( )—->
|
| (Rn)
|—-( )-—–>
""
Дээрх зурагт хэд хэдэн резистор (R1, R2,…,Rn) зэрэгцээ холбогдсон зэрэгцээ хэлхээний дүрслэлийг харуулав. Резистор бүрт ижил цэг дээр V хүчдэл өгөгдсөн тул резистор бүр ижил V хүчдэлийг хүлээн авна.
Зэрэгцээ хэлхээний шинж чанарууд
Зэрэгцээ хэлхээний үндсэн шинж чанаруудын заримыг энд оруулав.
1. Тогтмол хүчдэл
Зэрэгцээ хэлхээнд бүрэлдэхүүн хэсэг бүр (жишээлбэл, резистор эсвэл конденсатор) нь эх үүсвэрийн хүчдэлтэй ижил хүчдэлтэй байдаг. Нэг бүрэлдэхүүн хэсгийн хүлээн авсан хүчдэл нь бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хүлээн авсан хүчдэлтэй ижил байна.
2. Тусдаа гүйдлийн урсгал
Зэрэгцээ хэлхээгээр урсаж буй цахилгаан гүйдлийг бүх замд хуваана. Эх үүсвэрээс гарч буй нийт гүйдэл нь бүрэлдэхүүн хэсэг тус бүрээр урсаж буй гүйдлийн нийлбэр юм. Үүнийг дараах тэгшитгэлээр илэрхийлж болно:
\[ I_{нийт} = I_{1} + I_{2} + … + I_{n} \]
энд \(I_{нийт}\) нь эх үүсвэрээс ирсэн нийт гүйдэл, \(I_{1}, I_{2}, …, I_{n}\) нь бүрэлдэхүүн хэсэг тус бүрээр урсах гүйдэл юм.
3. Нийт эсэргүүцэл
Зэрэгцээ холболттой хэлхээний нийт эсэргүүцлийг тооцоолох нь цуваа холболттой хэлхээнээс арай илүү төвөгтэй юм. Зэрэгцээ холболттой хэлхээний нийт эсэргүүцэл (R_нийт) нь хэлхээний эсэргүүцэл бүрийн (R_n) урвуу нийлбэрийн урвуу юм.
\[ \frac{1}{R_{нийт}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + … + \frac{1}{R_{n}} \]
Ийм байдлаар зэрэгцээ хэлхээний нийт эсэргүүцэл нь хэлхээний тус бүрийн эсэргүүцлээс үргэлж бага байдаг.
4. Хүчдэлийн зөрүү
Зэрэгцээ хэлхээнд хэлхээний салбар бүрийн хүчдэлийн зөрүү ижил байна. Энэ нь зэрэгцээ хэлхээг өдөр тутмын цахилгаан хэрэглээнд өргөн ашигладаг гол давуу талуудын нэг юм.
5. Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн аль нэгний эвдрэл
Хэрэв зэрэгцээ хэлхээний нэг бүрэлдэхүүн хэсэг ажиллахаа больсон эсвэл гэмтсэн (жишээлбэл, тасрах) бол бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүд үргэлжлүүлэн ажиллах болно. Учир нь бусад замууд нь нэг замд тасрахаас үл хамааран гүйдэл дамжуулж чаддаг.
Зэрэгцээ хэлхээний тооцоолол
Энэ ойлголтыг илүү сайн ойлгохын тулд энгийн тооцооллын жишээг авч үзье. Дараах эсэргүүцлийн утгатай гурван резистороос бүрдэх зэрэгцээ хэлхээтэй гэж үзье.
– R1 = 10 Ом
– R2 = 20 Ом
– R3 = 30 Ом
Бид энэ зэрэгцээ хэлхээний нийт эсэргүүцлийг (R_нийт) олно.
Эхлээд бид эсэргүүцэл бүрийн урвууг тооцоолно:
\[ \frac{1}{R_{1}} = \frac{1}{10} = 0.1 \]
\[ \frac{1}{R_{2}} = \frac{1}{20} = 0.05 \]
\[ \frac{1}{R_{3}} = \frac{1}{30} = 0.0333 \]
Дараа нь бид бүх урвуу утгуудыг нэмж оруулна:
\[ \frac{1}{R_{нийт}} = 0.1 + 0.05 + 0.0333 = 0.1833 \]
Эцэст нь бид нийт эсэргүүцлийн утгыг нийлбэрийн урвууг авч тооцоолно:
\[ R_{нийт} = \frac{1}{0.1833} \ойролцоогоор 5.46 \: Ω \]
Тэгэхээр энэ зэрэгцээ хэлхээний нийт эсэргүүцэл нь ойролцоогоор 5.46 Ω байна.
Зэрэгцээ хэлхээний хэрэглээ
Зэрэгцээ хэлхээг тогтмол хүчдэл, өндөр найдвартай байдлыг хангах давуу талуудын улмаас өдөр тутмын болон үйлдвэрлэлийн янз бүрийн хэрэглээнд ашигладаг. Тэдгээрийн хэрэглээний зарим жишээг энд оруулав.
1. Гэрийн гэрэлтүүлэг
Байшин дахь гэрэл нь ихэвчлэн зэрэгцээ холбогдсон байдаг. Энэ нь гэрэл бүр ижил хүчдэл авах боломжийг олгодог тул нэг гэрэл унтарсан ч бусад нь ажиллах боломжтой хэвээр байна.
2. Машины цахилгаан систем
Машины цахилгаан систем нь гэрэл, агааржуулагч, радио зэрэг бүх эд анги ижил хүчдэл авч, эд ангиудын аль нэг нь гэмтсэн ч гэсэн ажилласаар байхын тулд зэрэгцээ хэлхээг ашигладаг.
3. Цахилгаан станц
Цахилгаан станцуудын генераторуудыг нийт хүчин чадлыг нэмэгдүүлэх, найдвартай байдлыг сайжруулахын тулд ихэвчлэн зэрэгцээ холбодог. Хэрэв нэг генератор эвдэрвэл бусад нь ажиллах боломжтой хэвээр байна.
4. Электрон тоног төхөөрөмж
Компьютер, гар утас зэрэг электрон тоног төхөөрөмж нь чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг тэнцүү эрчим хүчээр хангаж, оновчтой ажиллагаагаа үргэлжлүүлэхийн тулд зэрэгцээ хэлхээг ашигладаг.
5. Нарны эрчим хүчний сүлжээ
Нарны эрчим хүчний системд нарны хавтангууд нь ихэвчлэн зэрэгцээ холбогдсон байдаг тул цахилгаан гаралтыг нэмэгдүүлж, янз бүрийн нөхцөлд илүү их цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх боломжтой байдаг.
Дүгнэлт
Зэрэгцээ хэлхээ нь электроник болон цахилгааны инженерчлэлийн чухал ойлголт юм. Тэдгээрийн шинж чанар, тооцооллыг ойлгосноор бид тэдгээрийн давуу талыг ашиглан үр ашигтай, найдвартай цахилгаан системийг бий болгож чадна. Гэрийн гэрэлтүүлгээс эхлээд нарийн төвөгтэй үйлдвэрлэлийн цахилгаан систем хүртэл зэрэгцээ хэлхээ нь олон төрлийн хэрэглээнд шаардлагатай уян хатан байдал, найдвартай байдлыг санал болгодог. Зэрэгцээ хэлхээний талаар сайн ойлголттой болсноор бид ирээдүйд илүү сайн технологи, системийг хөгжүүлсээр байх болно.
