Надежность систем с параллельным соединением элементов — КиберПедия

Навигация: Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Топ: Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие… Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы… Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного… Интересное: Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей. .. Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски… Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья… Дисциплины: Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 10Следующая ⇒ На рис. 1 представлено параллельное соединение элементов 1, 2, 3. Это означает, что устройство, состоящее из этих элементов, переходит в состоя­ние отказа после отказа всех элементов при условии, что все элементы си­стемы находятся под нагрузкой, а отказы элементов статистически независи­мы. Рис. 1. Блок-схема системы с параллельным соединением элементов   Применительно к проблемам надежности, по правилу умножения веро­ятностей независимых (в совокупности) событий, надежность устройства из n элементов вычисляется по формуле т.е. при параллельном соединении независимых (в смысле надежности) эле­ментов их ненадежности (1 — pi = qi) перемножаются. В частном случае, когда надежности всех элементов одинаковы, фор­мула (6.1) принимает вид Интенсивность отказов устройства состоящего из n параллельно соединен­ных элементов, обладающих постоянной интенсивностью отказов l0, опреде­ляется как   Из (6.3) видно, что интенсивность отказов устройства при n > 1 зависит от t: при t = 0 она равна нулю, при увеличении t, монотонно возрастает до l0. Если интенсивности отказов элементов постоянны и подчинены пока­ зательному закону распределения, то выражение (6.1) можно записать Частота отказов f(t) = λ (t) P(t) Среднее время безотказной работы системы Тс находим по зависимо­сти, В случае, когда интенсивности отказов всех элементов одинаковы среднее время безотказной работы системы Тс определяется из выражения Примеры решения задач   Задача 6.1. Устройство состоит из 3-х параллельно соединенных элементов вероятности безотказной работы которых равны  = 0,90,  = 0,92,  = 0,89. Определить вероятность безотказной работы устройства, при условии, что отказы элементов статистически независимы   Решение. Р = 1- (1 – 0,9)(1 – 0,92)(1 – 0,89) = 0,999   Задача 6.2. Предохранительное устройство, обеспечивающее безопасность работы системы под давлением, состоит из трех дублирующих друг друга клапанов. Надежность каждого из них р = 0,9. Клапаны независимы в смысле надежности. Найти надежность устройства.   Решение. По формуле Р=1- =0,999.   Задача 6.3. Два одинаковых вентилятора в системе очистки отходящих газов работают параллельно, причем если один из них выходит из строя, то другой способен работать при полной системной нагрузке без изменения своих надежностных характеристик. Требуется найти безотказность системы в те­чение 400 ч при условии, что интенсивности отказов двигателей вентилято­ров постоянны и равны λ = 0,0005 ч -1, отказы двигателей статистически неза­висимы и оба вентилятора начинают работать в момент времени t = 0. Опре­ делить интенсивность отказов системы, частоту отказов и среднюю наработ­ку до отказа.   Решение. Задача 6.4. Устройство состоит из 5 параллельно соединенных элементов, обладающих интенсивностью отказов l0 = 0,001 1/ч. Определить интенсив­ность отказов устройства в течение 1000 часов, среднее время безотказной работы, вероятность безотказной работы и частоту отказов. Решение. Интенсивность отказов системы из 5 параллельно работающих элемен- тов   Задача 6.5. Система состоит из 3-х параллельно соединенных элементов с ин­тенсивностями отказов равными l1 = 0,001, l2 = 0,005, l3 = 0,003 1/ч. Опре­делить вероятность безотказной работы системы в течение 500 ч и среднее время работы до отказа.     Задача 6.6. Система состоит из 4-х параллельно соединенных элементов об­ладающих интенсивностью отказов l0 = 0,002 1/час. Определить интенсив­ность отказов устройства в течение 5000 часов, вероятность безотказной ра­боты, частоту отказов и среднее время безотказной работы.   Задача 6.7. Система состоит из 3-х параллельно соединенных элементов, ве­роятности безотказной работы которых в течение 500 часов 0,95; 0,92; 0,88. Справедлив экспоненциальный закон распределения отказов. Определить ве­роятность безотказной работы системы, интенсивности отказов элементов и среднюю наработку системы до отказа   Задача 6. 8. Устройство состоит из 3 параллельно соединенных элементов, обладающих интенсивностью отказов l0 = 0,0017 1/ч. Определить интенсив­ность отказов устройства в течение 500 часов, среднее время безотказной ра­боты, вероятность безотказной работы и частоту отказов.   Задача 6.9. Система состоит из 4-х параллельно соединенных элементов с ин­тенсивностями отказов равными l1 = 0,002, l2 = 0,003, l3 = 0,0035, l4  =  0,0015 1/ч. Определить вероятность безотказной работы системы в течение 800 ч и среднее время работы до отказа.   Задача 6.10. Техническое устройство состоит из пяти дублирующих друг друга блоков. Надежность каждого из них р = 0,95. Блоки независимы в смысле надежности. Найти надежность устройства.   ⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒ Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим. .. Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции… Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций… Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой… 

Параллельное соединение проводников 8 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Общие сведения о параллельном соединении проводников

 

Соединения проводников бывают различные. Они могут быть параллельными, последовательными и смешанными. На данном уроке мы рассмотрим параллельное соединение проводников и понятие эквивалентного сопротивления.

 

Параллельным соединением проводников называется такое соединение, при котором начала и концы проводников соединяются вместе. На схеме такое соединение обозначается следующим образом (рис. 1):

Рис. 1. Параллельное соединение трех резисторов

На рисунке изображены три резистора (прибор, основанный на сопротивлении проводника) с сопротивлениями R1, R2, R3. Как видим, начала этих проводников соединены в точке А, концы – в точке Б, а расположены они параллельно друг другу. Также в цепи может быть большее количество параллельно соединенных проводников.

 

Сила тока в цепи при параллельном соединении

 

 

Теперь рассмотрим следующую схему (рис. 2):

 

Рис. 2. Схема для исследования силы тока при параллельном соединении проводников

В качестве элементов цепи мы взяли две лампы (1а, 1б). Они также имеют свое сопротивление, поэтому мы их можем рассматривать наравне с резисторами. Эти две лампы соединены параллельно, соединяются они в точках А и Б. К каждой лампе подсоединен свой амперметр: соответственно, А₁ и А₂. Также есть амперметр А₃, который измеряет силу тока во всей цепи. В цепь еще входит источник питания (3) и ключ (4).

Замкнув ключ, мы будем следить за показаниями амперметров. Амперметр А₁ покажет силу тока, равную I₁, в лампе 1а, амперметр А₂ – cилу тока, равную I₂, в лампе 1б. Что же касается амперметра А₃, то он покажет силу тока, равную сумме токов в каждой отдельной взятой цепи, соединенных параллельно: I = I₁ + I₂. То есть, если сложить показания амперметров А₁ и А₂, то получим показания амперметра А₃.

Стоит обратить внимание, что если одна из ламп перегорит, то вторая будет продолжать работать. При этом весь ток будет проходить через эту вторую лампу. Это очень удобно. Так, например, электроприборы в наших домах включаются в цепь параллельно. И если один из них выходит из строя, то остальные остаются в рабочем состоянии.

 

Эквивалентное сопротивление при параллельном соединении

 

 

 

Рис.

3. Схема для нахождения эквивалентного сопротивления при параллельном соединении

На схеме рис. 3 мы оставили один амперметр (2), но добавили в электрическую цепь вольтметр (5) для измерения напряжения. Точки А и Б являются общими и для первой (1а), и для второй лампы (1б), а значит, вольтметр измеряет напряжение на каждой из этих ламп (U₁ и U₂) и во всей цепи (U). Тогда U = U₁ = U₂.

Эквивалентным сопротивлением называется сопротивление, которое может заменить все элементы, входящие в данную цепь. Посмотрим, чему же оно будет равно при параллельном соединении. Из закона Ома  можно получить, что:

В данной формуле R – эквивалентное сопротивление, R

1 и R₂ – сопротивление каждой лампочки, U = U₁ = U₂ – напряжение, которое показывает вольтметр (5). При этом мы используем то, что сумма токов в каждой отдельной цепи равна общей силе тока (I = I₁ + I₂). Отсюда можно получить формулу для эквивалентного сопротивления:

Если в цепи будет больше элементов, соединенных параллельно, то и слагаемых будет больше. Тогда придется вспомнить, как работать с простыми дробями.

Стоить отметить, что при параллельном соединении эквивалентное сопротивление будет достаточно малым. Соответственно, сила тока будет достаточно большой. Это стоит учитывать при включении в розетки большого количества электрических приборов. Ведь тогда сила тока возрастет, что может привести к перегреванию проводов и пожарам.

На следующем уроке мы рассмотрим другой тип соединения проводников – последовательное.

 

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Физика (Источник)
2. Сверхзадача (Источник)
3. Интернет-портал Nado5. ru (Источник)

 

Домашнее задание

1. Стр. 114–117: вопросы № 1–6. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
2. Могут ли быть параллельно соединены более трех проводников?
3. Что случится, если одна из двух ламп, которые соединены параллельно, перегорит?
4. Если к любой цепи параллельно подключить еще один проводник, всегда ли её эквивалентное сопротивление будет уменьшаться?

 

Параллельное соединение проводников

Цели урока:

• сформировать знания о параллельном соединении проводников, способах расчета параметров цепи, закрепить умения сборки электрических цепей;
• развивать творческие способности (умение видеть противоречие, формулировать проблему, выдвигать гипотезы и находить выход из проблемной ситуации).

Оборудование: на каждом столе два резистора по 4 Ом, источник питания, амперметр, вольтметр, соединительные провода.

На уроке используются проблемные методы обучения. Учащиеся должны осознать противоречие между известными им фактами и результатами эксперимента, выводами, которые они сделали из этих фактов, и результатами опыта, сформулировать проблему и разрешить ее. На предыдущих уроках изучено последовательное соединение проводников.

Тема урока не объявляется учителем, а формулируется учащимися в конце урока. Этот прием используется для того, чтобы дети еще раз повторили материал урока и осмыслили его.

На доске представлен весь объем работы, которую предстоит сделать на уроке.

Ход урока

Организационный момент.

Вид доски в начале урока.

U= R= IP= Io=	Дано: U=7,5B R1=5Ом R2=15Ом I-?	Дано: U=2,4B R1=2Ом R2=3Ом R-? I-?	Дано: R1=24Ом R2=8Ом I2=3A I1-?	Дано: I1=2A I2=4A U=12B R1-? R2-? R-?
Гипотезы. 1. 2. 3. 4.

Актуализация знаний.

1. Фронтальный опрос.
2. Дайте определение электрического тока.
3. Каковы условия существования электрического тока в цепи?
4. Как можно создать электрическое поле в проводнике?
5. Какие физические величины характеризуют электрический ток и электрическое поле?
6. С помощью каких приборов можно измерить силу тока и напряжение на участке цепи и как эти приборы подключаются?

Создание проблемной ситуации.

Учитель задает вопрос: «Ребята, вы знаете, что чем больше резисторов в цепи, тем больше ее сопротивление и тем меньше сила тока при условии, что напряжение не изменяется. Если мы соберем цепь из двух резисторов по 4 Ом каждый, чему будет равно ее сопротивление?» (Ответ: 8 Ом).

Учитель: «Проверим наше предположение. Соберите цепь, схема которой начерчена на доске, измерьте напряжение, рассчитайте силу тока. Результаты вашей работы мы запишем на доске».

Учащиеся выполняют задание и получают такие результаты:

U=4 B, R=8 Oм, I=0,5 A

Учитель предлагает проверить полученный результат на опыте. Учащиеся измеряют силу тока в подводящих проводах. I=2 A.

Результаты расчетов и опыта не совпали. Почему?

Разрешение проблемной ситуации.

Учитель предлагает выдвигать гипотезы и записывает их на доске.

Гипотезы возможны такие:

• неправильно собрана цепь;
• допущена ошибка при вычислениях;
• проводники соединены не последовательно, поэтому нужно искать другие способы расчета параметров цепи.

После обсуждения гипотез приходят к выводу, что сопротивление в данной цепи не равно сумме сопротивлений составляющих ее резисторов и определять его надо по-другому. Следует анализ схемы цепи, дается определение параллельного соединения проводников, обсуждаются особенности распределения токов и напряжений на различных участках цепи.

Учитель: «Как же можно определить сопротивление цепи? Позволяют ли данные нашего опыта сделать это?»

Учащиеся приходят к выводу, что надо воспользоваться законом Ома.

I=U/R, R=U/I, R=2 Oм

Далее обращается внимание учащихся на то, что общее сопротивление цепи меньше каждого из входящих в нее сопротивлений.

Анализируя схемы, учащиеся приходят к выводу, что при последовательном соединении проводников общее сопротивление цепи больше большего, а при параллельном меньше меньшего сопротивления составляющих цепь резисторов. В качестве подводящего к правильному решению приема можно использовать аналогию с водой, разбегающейся по двум или нескольким ручейкам.

Закрепление и углубление знаний.

Задача № 1. Два параллельно соединенных проводника подключены к источнику постоянного напряжения 12 В. Сила тока в первом проводнике равна 2 А, во втором проводнике 4 А. Определите сопротивление каждого проводника и общее сопротивление цепи. (Ответ. R₁=6 Ом, R₂=3 Ом, R=2 Ом).

Решение задачи записывается на доске и в тетрадях, после чего в ходе подводящего диалога выводится формула зависимости силы тока от сопротивлений проводников.

Вопросы подводящего диалога 1.

1. Во сколько раз отличаются сопротивления проводников? (В 2 раза).
2. Во сколько раз отличаются текущие через них токи? (В 2 раза).
3. Какая между ними существует зависимость? (Обратно пропорциональная)
4. Как можно выразить эту зависимость математически? (I₁/I₂=R₂/R₁).
5. Как это доказать? (U=U₁=U₂; I₁R₁=I₂R₂; I₁/I₂=R₂/R₁).

Задача № 2. (Устно). Сопротивления двух параллельно соединенных проводников равны 24 Ом и 8 Ом. Сила тока во втором проводнике 3 А. Какова сила тока в первом проводнике? (Ответ. 1 А).

Вопрос. В нашем опыте сопротивления проводников были равными. Что можно сказать о текущих через каждый из них токах? (I₁=I₂=1A).

Вопросы подводящего диалога 2.

1. Вы научились находить общее сопротивление цепи с параллельным соединением проводников, но хотелось бы найти другой способ, с помощью которого мы могли бы находить общее сопротивление цепи, зная только сопротивления составляющих ее элементов. Давайте запишем зависимость между токами при параллельном соединении. (I=I₁+I₂).

2. А теперь выразим силы токов через другие величины, используя известный вам закон. (Закон Ома).

3. Как можно упростить полученное уравнение? (Разделить обе части уравнения на U).

Задача № 3. Проводники сопротивлением 2 Ом и 3 Ом соединены параллельно и подключены к напряжению 2,4 В. Найдите общее сопротивление цепи и общую силу тока. (R= 1,2 Ом; I=2 А).

Данная задача решается с использованием формулы 1/R=1/R₁+1/R₂

Задача № 4. Проводники сопротивлением 5 Ом и 15 Ом параллельно подключены к напряжению 7,5 В. Найти общую силу тока. (I= 2А)

Предлагается найти два способа решения задачи.

Домашнее задание.

49, устно ответить на вопросы. Упр. 23 №1, №3 (по желанию). (Учебник: Перышкин А.В. Физика-8. М.:Дрофа, 2004).

Подведение итогов урока.

Обобщение темы урока.

С доски стирается все, кроме схемы. Учащимся предлагается сформулировать цель урока, сформулировать и записать в тетради тему урока и формулы, которые необходимы для расчета параметров цепей с параллельным соединением проводников. Учитель делает записи на доске, чтобы учащиеся могли убедиться в правильности своих записей.

Комбинация последовательных/параллельных цепей – Поиск и устранение неисправностей двигателей и органов управления

Урок 2

Кен Диксон-Селф

В простых последовательных схемах все компоненты соединены встык, образуя только один путь для прохождения электронов по цепи:

В простых параллельных схемах все компоненты соединяются между одними и теми же двумя наборами электрически общих точек, создавая несколько путей для движения электронов от одного конца батареи к другому:

Для каждой из этих двух основных конфигураций схемы у нас есть определенные наборы правил, описывающих отношения между напряжением, током и сопротивлением.

• Цепи серии:
• Суммарное падение напряжения равно общему напряжению.
• Все компоненты имеют одинаковый (равный) ток.
• Сопротивления добавляются к общему сопротивлению.
• Параллельные цепи:
• Все компоненты имеют одинаковое (равное) напряжение.
• Токи ветвей добавляются к общему току.
• Сопротивление уменьшается до равного общему сопротивлению.

Однако, если компоненты схемы в одних частях соединены последовательно, а в других параллельно, мы не сможем применить единый единый набор правил к каждой части этой цепи. Вместо этого нам нужно будет определить, какие части этой схемы являются последовательными, а какие — параллельными, а затем выборочно применять правила последовательностей и параллельностей, необходимые для определения того, что происходит. Возьмем, к примеру, следующую схему:

Эта схема не является ни простой последовательной, ни простой параллельной. Скорее, он содержит элементы обоих. Ток выходит из нижней части батареи, разделяется, чтобы пройти через R ₃  и R ₄ , воссоединяется, затем снова разделяется, чтобы пройти через R ₁ и R ₂ , затем снова объединяется, чтобы вернуться к верхняя часть аккумулятора. Существует более одного пути прохождения тока (не последовательного), но в цепи имеется более двух наборов электрически общих точек (не параллельных).

Поскольку цепь представляет собой комбинацию как последовательной, так и параллельной цепи, мы не можем применять правила для напряжения, тока и сопротивления «по всему столу», чтобы начать анализ, как мы могли бы, когда цепи были тем или иным образом. Например, если бы приведенная выше схема была простой последовательностью, мы могли бы просто сложить от R ₁ до R ₄ , чтобы получить общее сопротивление, найти общий ток, а затем найти все падения напряжения. Точно так же, если бы приведенная выше схема была простой параллельной, мы могли бы просто найти токи ветвей, сложить токи ветвей, чтобы вычислить общий ток, а затем рассчитать общее сопротивление из общего напряжения и полного тока. Однако решение этой схемы будет более сложным.

Таблица по-прежнему поможет нам управлять различными значениями для последовательно-параллельных комбинированных цепей, но мы должны быть осторожны, как и где мы применяем разные правила для последовательных и параллельных цепей. Закон Ома, конечно же, по-прежнему работает для определения значений в вертикальном столбце таблицы.

Если мы сможем определить, какие части цепи являются последовательными, а какие параллельными, мы можем проанализировать ее поэтапно, подходя к каждой части по отдельности, используя соответствующие правила для определения отношений напряжения, тока и сопротивления. . Оставшаяся часть этой главы будет посвящена тому, чтобы показать вам, как это сделать.

Цель анализа последовательно-параллельных резисторных цепей – определить все падения напряжения, токи и рассеиваемую мощность в цепи. Общая стратегия для достижения этой цели выглядит следующим образом:

• Шаг 1: Оцените, какие резисторы в цепи соединены вместе просто последовательно или просто параллельно.
• Шаг 2: Перерисуйте схему, заменив каждую из этих последовательных или параллельных комбинаций резисторов, определенных в шаге 1, одним резистором эквивалентного номинала. Если для управления переменными используется таблица, создайте новый столбец таблицы для каждого эквивалента сопротивления.
• Шаг 3: Повторяйте шаги 1 и 2, пока вся цепь не будет уменьшена до одного эквивалентного резистора.
• Шаг 4: Рассчитайте общий ток по общему напряжению и общему сопротивлению (I=E/R).
• Шаг 5: Взяв значения общего напряжения и полного тока, вернитесь к последнему шагу в процессе сокращения цепи и вставьте эти значения, если они применимы.
• Шаг 6: Из известных сопротивлений и значений полного напряжения/полного тока из шага 5 используйте закон Ома для расчета неизвестных значений (напряжение или ток) (E=IR или I=E/R).
• Шаг 7: Повторяйте шаги 5 и 6, пока не будут известны все значения напряжения и тока в исходной конфигурации схемы. По сути, вы будете шаг за шагом переходить от упрощенной версии схемы к ее исходной сложной форме, подставляя значения напряжения и тока, где это необходимо, до тех пор, пока не станут известны все значения напряжения и тока.
• Шаг 8. Рассчитайте рассеиваемую мощность по известным значениям напряжения, тока и/или сопротивления.

Это может показаться пугающим процессом, но его гораздо легче понять на примере, чем через описание.

В приведенном выше примере схемы R ₁  и R ₂ соединены простым параллельным соединением, как и R ₃  и R ₄ . После идентификации эти участки необходимо преобразовать в эквивалентные одиночные резисторы, а схему перерисовать:

Двойная косая черта (//) означает «параллельность», чтобы показать, что значения эквивалентных резисторов были рассчитаны по формуле 1/(1/R). Резистор 71,429 Ом в верхней части схемы эквивалентен резистору R9.0049 1 и R ₂ параллельно друг другу. Резистор 127,27 Ом внизу эквивалентен резисторам R ₃ и R ₄ , включенным параллельно друг другу.

Наша таблица может быть расширена, чтобы включить эти эквиваленты резисторов в свои собственные столбцы:

Теперь должно быть очевидно, что схема была сведена к простой последовательной конфигурации только с двумя (эквивалентными) сопротивлениями. Последним шагом в уменьшении является сложение этих двух сопротивлений, чтобы получить общее сопротивление цепи. Когда мы складываем эти два эквивалентных сопротивления, мы получаем сопротивление 198,70 Ом. Теперь мы можем перерисовать цепь как одно эквивалентное сопротивление и добавить общее значение сопротивления в крайний правый столбец нашей таблицы. Обратите внимание, что столбец «Всего» был переименован (R ₁ //R ₂ —R ₃ //R ₄ ), чтобы показать, как он электрически связан с другими столбцами рисунков. Символ «—» используется здесь для обозначения «серии», так же как символ «//» используется для обозначения «параллельности».

Теперь общий ток цепи можно определить, применив Закон Ома (I=E/R) к столбцу «Общий» в таблице:

Вернёмся к нашему чертежу эквивалентной схемы, наше общее значение тока 120,78 миллиампер показано здесь как единственный ток:

Теперь мы начинаем работать в обратном направлении, возвращаясь к исходной конфигурации. Следующим шагом переходим к схеме, где R ₁ //R ₂ и R ₃ //R ₄ последовательно:

Начиная с ₁ рэндов // ₂ рэндов и _{рэндов 3} // 9 рэндов0049 4  соединены последовательно друг с другом, ток через эти два набора эквивалентных сопротивлений должен быть одинаковым. Кроме того, ток через них должен быть таким же, как общий ток, поэтому мы можем заполнить нашу таблицу соответствующими значениями тока, просто скопировав текущее значение из столбца Total в R ₁ //R ₂  и R ₃ //R ₄  столбцы:

Теперь, зная ток через эквивалентные резисторы R ₁ //R ₂  и R ₃ //R ₄ , мы можем применить закон Ома (E=IR) к двум правым вертикальным столбцам, чтобы найти падение напряжения на них:

Поскольку мы знаем, что R ₁ //R ₂  и R ₃ //R ₄  являются эквивалентами параллельных резисторов, и мы знаем, что падения напряжения в параллельных цепях одинаковы, мы можем передать соответствующие падения напряжения в соответствующие столбцы таблицы для этих отдельных резисторов. Другими словами, мы делаем еще один шаг назад в нашей последовательности рисования к исходной конфигурации и соответствующим образом заполняем таблицу:

Наконец, исходный раздел таблицы (столбцы с R ₁ по R ₄ ) заполнен достаточным количеством значений для завершения. Применяя закон Ома к остальным вертикальным столбцам (I=E/R), мы можем определить токи через R ₁ , R ₂ , R ₃ и R ₄ по отдельности:

Размещение значений напряжения и тока на диаграммах

Найдя все значения напряжения и тока для этой цепи, мы можем показать эти значения на принципиальной схеме следующим образом:

В качестве окончательной проверки нашей работы мы можем увидеть, складываются ли рассчитанные текущие значения с суммой, как должны. Поскольку R ₁ и R ₂ подключены параллельно, сумма их токов должна составлять 120,78 мА. Аналогичным образом, поскольку R ₃ и R ₄ включены параллельно, их суммарный ток также должен составлять 120,78 мА. Вы можете проверить сами, чтобы убедиться, что эти цифры складываются так, как ожидалось.

 

Эта глава является адаптацией книги Lessons in Electric Circuits Тони Р. Купхалдта (на сайте allaboutcircuits.com) и используется в соответствии с лицензией Design Science.

элементов сети с сосредоточенными параметрами

элементов сети с сосредоточенными параметрами Элементы сети с сосредоточенными параметрами

представляют собой простые электронные компоненты, можно включить в симуляцию. Есть три разных схемы что можно использовать:

 

RLC-серийный номер:	RLC-параллельный:
Диод:   Ud < 0 : Уд ³ 0 :	Реализованная характеристика диода:   k: постоянная Больцмана e: Элементарный заряд T: Температура в Кельвинах I0: Обратный ток Gs: Проводимость диода при блокировке

 

Сосредоточенные элементы для других цепей: В дополнение к параллельному и последовательному RLC цепей, можно моделировать только подсхемы этих схем с помощью установка одного или нескольких компонентов цепей RLC на 0. Это удалит соответствующие компоненты из схемы; например, установка L = 0 для Параллельная цепь RLC приведет к параллельной цепи RC вместо короткого замыкания. RC-компоненты параллельной цепи RLC. Однако для числового стабильность минимальная емкость, определяемая размером ячейки сетки, всегда осталось в цепи.

 

Сетевые элементы с сосредоточенными параметрами реализованы в двух способов трехмерного моделирования:

Край сгруппирован элемент определяется начальной и конечной точками. Эти двое точки будут соединены идеально проводящим проводом (толстая синяя линия на участках конструкции), прерываемых только выбранной электрической цепью.

Сама схема будет нарисована синей стрелкой который указывает от начальной точки до конечной точки.

Есть возможность контроля тока и напряжения от pt1 до pt2 сосредоточенного элемента. Ориентация сосредоточенного элемента определяет знак тока и напряжения.

Примечание: Когда вы выбираете две точки перед входом в диалоговое окно «Сосредоточенные элементы сети» поле, эти точки будут использоваться как начальные и конечные точки дискретного порт вместо ввода числовых выражений.

Примечание: Провод между начальной и конечной точками сосредоточенных элементов должен располагаться по краям сетки. Однако в моделере View, будет показано определение дискретного порта, который прямая линия, соединяющая две точки. В сетке Вид, будет показано только фактическое прилегание провода к сетке.

 

Также возможно определить грань сосредоточенные элементы над прямоугольниками и гильзами цилиндров. Строить один из этих элементов, выберите два параллельных прямых ребра для прямоугольника на основе торцевого сосредоточенного элемента или двух параллельных круговых ребер для цилиндра торцевой сосредоточенный элемент на основе ствола. Построение лицевого сосредоточенного элемента делается так же, как и для дискретного лицевой порт.

 

Край сгруппирован элемент можно также прикрепить к концу существующего тонкого провода. Разрешается добавлять только один элемент на конец тонкой проволоки. Настройки для крепления краевого элемента с сосредоточенными элементами на тонкий провод можно сделать в месте кадр этого диалога.

 

Фрейм свойств

Тип: На выбор тип электрической цепи. См. картинки выше.

Имя: Здесь вы можете указать имя для сосредоточенного элемента. Это имя появится в дереве под папкой сосредоточено Элементы , как только он определен.
Папка: Выберите папку из списка список. Вы также можете создать новую папку, введя имя новой папки.

R[Ом] / L[H] / C[F]: Можно указать номиналы электрических элементов здесь.

Обратите внимание, что элемент с нулевым значением будет игнорироваться в модели схемы; это означает, что, например, в RLC-параллельной цепи нулевой резистор игнорируется и, следовательно, не приводит к сокращению модели.

Гс[с] / I0[А] / T[K]: Если в качестве сосредоточенного элемента выбран диод, это дополнительные параметры, необходимые для характеристики диода. Видеть картинка выше.

Радиус: Определить радиус для сосредоточенного элемента. Элемент по-прежнему представлен бесконечно тонкая в сетке.

Контроль напряжения и текущий: Выберите этот параметр, если хотите, чтобы текущий и напряжение вдоль контролируемого сосредоточенного элемента. Сигналы времени, его частотные сигналы, преобразованные Фурье, и импеданс сосредоточенного элемент будет сохранен. Результаты можно найти в дереве в разделе 1D-Results\Lumped Elements\Voltages, \Currents, \Импедансы .

Обратите внимание, что результаты спектральной амплитуды представляют собой пиковые значения и нормализованы к спектру определенного опорный сигнал.

Если выбрана цепь R/L/C, значения в записи \Impedances можно использоваться для контроля качества аппроксимации схемы при моделировании.

Рамка местоположения

Тип: Выбрать ‘ Координаты ‘ если сосредоточенный элемент должны определяться начальной и конечной точками. Или выберите Провод ‘ если сосредоточенные элементы должны быть присоединены к существующей тонкой проволоке.

Использовать выбор: Когда эта опция активирована, точка будет взята из последней выбранной точка.

X1/Y1/Z1: Укажите числовое значение для глобальных координат начальной точки сосредоточенного элемента. Автоматическая генерация сетки попытается установить узел сетки в этой позиции.

X2/Y2/Z2: Укажите числовой для глобальных координат конечной точки сосредоточенного элемента. автоматическая генерация сетки попытается установить узел сетки в этой позиции.

У1/В1/В1: Укажите числовое значение для локальных координат начальной точки сосредоточенного элемента. автоматическая генерация сетки попытается установить узел сетки в этой позиции.

У2/В2/В2: Укажите числовое значение для локальных координат конечной точки сосредоточенного элемента. автоматическая генерация сетки попытается установить узел сетки в этой позиции.

Предыдущие параметры недоступны для лица укрупненные элементы.

Обратная ориентация: Знак напряжения/тока зависит от ориентации порядок начальной и конечной точки) сосредоточенного элемента. Проверьте этот вариант если вы хотите обратить его вспять.

Использовать проекцию на ребре: Этот параметр доступен только при создании грани с сосредоточением элемент. Когда этот флажок установлен, одно ребро проецируется на другое ребро и элемент с сосредоточением грани создаются между краем и его проекция.

Обратная проекция: Изменяет ребра, используемые для проекции. Это означает, что если флажок активируется, то второе выбранное ребро проецируется на первое выбранное край. Этот параметр доступен только в том случае, если Использовать проекция на ребро активна.
Позиция: Определяет конец провода, на котором размещается сосредоточенный элемент. прилагается к. Возможные значения: «конец1» или «конец2».

ОК

Сохраняет текущие настройки и закрывает диалог коробка.

Отменить

Закрывает это диалоговое окно, не выполняя никаких действий. дальнейшие действия, будущее действие.

Справка

Показывает этот текст справки.

См. также

Модельер Вид, Сетка Посмотреть

Последовательное и параллельное соединение: Схемы электрических соединений

Ток в электрической цепи течет по проводникам от источника напряжения к нагрузке, то есть к лампам, приборам. В качестве проводника в большинстве случаев используются медные провода. Цепь может содержать несколько элементов с разным сопротивлением. В схеме устройства проводники могут быть соединены параллельно или последовательно, а также могут быть смешанного типа.

Элемент цепи с сопротивлением называется резистором, напряжением этого элемента является разность потенциалов между концами резистора. Параллельное и последовательное электрическое соединение проводников характеризуется одинаковым принципом действия, согласно которому ток течет от плюса к минусу, соответственно потенциал уменьшается. На схемах проводки сопротивление проводки принимается равным 0, поскольку им можно пренебречь.

Параллельное соединение подразумевает, что элементы цепи подключаются к источнику параллельно и включаются одновременно. Последовательное соединение означает, что резистивные проводники соединены друг с другом в тесной последовательности.

В расчете используется метод идеализации, что значительно упрощает понимание. На самом деле в электрических цепях потенциал постепенно уменьшается по мере его прохождения по проводке и элементам, входящим в состав параллельного или последовательного соединения.

Содержание

• 1 Соединение проводников последовательно
• 2 Параллельное соединение проводников
• 3 Законы последовательного и параллельного соединения проводников
• 4 Смешанное соединение проводников

Последовательное соединение проводников

Последовательное соединение означает, что проводники соединяются в определенном порядке один за другим. И ток во всех них одинаков. Эти элементы создают общее напряжение на участке. Заряды не накапливаются в узлах электрической цепи, так как в противном случае произошло бы изменение напряжения и силы тока. При постоянном напряжении ток определяется значением сопротивления цепи, поэтому в последовательной цепи сопротивление изменяется при изменении одной нагрузки.

Недостаток этой схемы в том, что при выходе из строя одного элемента остальные также теряют способность функционировать, потому что цепь разорвана. Примером может служить гирлянда, которая не работает, если перегорает одна лампочка. Это ключевое отличие от параллельного соединения, при котором элементы могут функционировать по отдельности.

Последовательная схема предполагает, что поскольку проводники соединены на одном уровне, их сопротивление в любой точке сети одинаково. Общее сопротивление равно сумме убывающих напряжений отдельных элементов сети.

В этом типе соединения начало одного проводника соединяется с концом другого. Ключевой особенностью соединения является то, что все проводники находятся на одном проводе без разветвления, и по каждому из них протекает один электрический ток. Однако общее напряжение равно сумме напряжений на каждом из них. Также можно рассмотреть соединение с другой точки зрения — все проводники заменены одним эквивалентным резистором, а ток на нем равен суммарному току, проходящему через все резисторы. Эквивалентное общее напряжение представляет собой сумму значений напряжения на каждом резисторе. Так проявляется разность потенциалов на резисторе.

Использование последовательного соединения полезно, когда вы хотите специально включать и выключать определенное устройство. Например, электрический звонок может звонить только при наличии подключения к источнику напряжения и кнопке. Первое правило гласит, что если нет тока хотя бы на одном элементе цепи, то не будет тока и на остальных. Соответственно, если в одном проводнике есть ток, то и в других тоже. Другим примером может служить фонарик на батарейках, который светит только при наличии батарейки, работающей лампочки и нажатой кнопке.

В некоторых случаях последовательное подключение нецелесообразно. В квартире, где система освещения состоит из множества светильников, бра, люстр, организовывать схему такого типа не стоит, так как нет необходимости включать и выключать освещение во всех комнатах одновременно. Для этого лучше использовать параллельное подключение, чтобы иметь возможность включать свет в отдельных комнатах.

Параллельное соединение проводников

В параллельной цепи проводники представляют собой набор резисторов, один конец которых собран в одном узле, а другой — во втором узле. Предполагается, что напряжение при параллельном типе соединения одинаково на всех участках цепи. Параллельные участки электрической цепи называются ответвлениями и проходят между двумя соединительными узлами, они несут одинаковое напряжение. Такое напряжение равно значению на каждом проводнике. Сумма величин, обратных сопротивлению ветвей, также обратна сопротивлению отдельного участка цепи параллельной цепи.

При параллельном и последовательном соединении система расчета сопротивлений отдельных проводников различна. В случае параллельной цепи ток течет по ветвям, что увеличивает проводимость цепи и уменьшает общее сопротивление. Если несколько резисторов с одинаковыми номиналами соединить параллельно, то общее сопротивление такой электрической цепи будет меньше одного резистора в число раз, равное количеству резисторов в цепи.

В каждой ветви имеется по одному резистору, и электрический ток делится и расходится на каждый резистор при достижении точки разветвления, его конечное значение равно сумме токов на всех резисторах. Все резисторы заменяются одним эквивалентным резистором. Применив закон Ома, значение сопротивления становится понятным — при параллельной схеме складываются значения, обратные сопротивлениям.

В этой цепи значение тока обратно пропорционально значению сопротивления. Токи в резисторах некоррелированы, поэтому если отключить один резистор, остальные никак не повлияют. По этой причине данная схема используется во многих устройствах.

Рассматривая применение параллельной схемы в быту, целесообразно отметить систему освещения квартиры. Все светильники и люстры должны быть подключены параллельно, в этом случае включение и выключение одного из них никак не влияет на работу остальных светильников. Таким образом, добавляя выключатель каждой лампочки в ответвленную цепь, вы можете включать и выключать соответствующую лампу по мере необходимости. Все остальные лампы работают независимо.

Все электроприборы подключаются параллельно к электросети 220В, затем подключаются к распределительному щиту. То есть все приборы подключаются независимо от подключения других устройств.

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Для подробного практического понимания обоих видов соединений приведем формулы, поясняющие закономерности этих видов соединений. Расчет мощности при параллельном и последовательном различии.

При последовательном соединении сила тока во всех проводниках одинакова:

I = I1 = I2.

По закону Ома эти типы соединений проводников объясняются по-разному в разных случаях. Таким образом, в случае последовательной цепи напряжения равны друг другу:

U1 = IR1, U2 = IR2.

Кроме того, общее напряжение равно сумме напряжений отдельных проводников:

U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.

Общее сопротивление электрической цепи рассчитывается как сумма активных сопротивлений всех проводников независимо от их количества.

В случае параллельной цепи общее напряжение цепи такое же, как и напряжения отдельных элементов:

U1 = U2 = U.

А суммарная сила электрического тока вычисляется как сумма токов, существующих по всем проводникам параллельно:

I = I1 + I2.

Для максимальной эффективности электрических сетей необходимо понимать сущность обоих видов соединений и применять их разумно, используя закономерности и рассчитывая рациональность практической реализации.

Смешанное соединение проводников

Последовательное и параллельное соединение сопротивления можно при необходимости комбинировать в одной электрической цепи. Например, допускается последовательное соединение параллельных резисторов с другим резистором или их группой, такой тип считается комбинированным или смешанным.

В этом случае общее сопротивление рассчитывается путем получения суммы значений для параллельного соединения в системе и для последовательного соединения. Сначала должны быть рассчитаны эквивалентные сопротивления резисторов в последовательной цепи, а затем элементы параллельной цепи. Последовательное соединение считается приоритетным, и схемы такого комбинированного типа часто применяются в бытовых приборах и устройствах.

Итак, рассматривая виды соединений проводников в электрических цепях и исходя из закономерностей их функционирования, можно полностью понять сущность организации цепей большинства бытовых приборов. При параллельном и последовательном соединении расчет значений сопротивления и тока отличается. Зная принципы расчета и формулы, вы сможете грамотно использовать каждый тип схемной организации, чтобы соединить элементы наилучшим образом и с максимальной эффективностью.