Последовательное подключение лампочек: схема, смешанное подключение, плюсы и минусы

Правила параллельного соединения, схема

Все устройства, которые соединены параллельно или последовательно, функционируют по собственным правилам. Они базируются на основных законах электротехники и некоторых тонкостях.

Порой эти тонкости не являются очевидными для тех, кто мало разбирается в теме. Работая с той или иной схемой подключения, нужно учитывать:

для последовательного соединения характерны одинаковые показатели тока на всех участках;
в каждом конкретном виде соединений закон Ома приобретает собственное значение — в последовательном подключении напряжение соответствует напряжению на всех частях цепи;
при параллельном соединении напряжение отдельных участков цепи не складывается — оно одинаково везде;
сила тока при соединении параллельного типа соответствует общей силе тока всех ветвей цепи.

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

При подключении люминесцентных, галогенных или энергосберегающих ламп в цепь освещения, необходимо выбрать правильное соединение проводников. Одним из вариантов является последовательное соединение, а другим – параллельное.

Последовательное соединение лампочек

При последовательном соединении лампочек они подключаются друг за другом в одну цепь. Такое соединение имеет свои законы:

Напряжение на каждой лампе в последовательной цепи одинаково, так как они подключены последовательно. Если одна из ламп выходит из строя, то цепь будет прервана и все лампы перестанут работать.
Ток в каждой лампе будет одинаковым, так как электрический ток в последовательной цепи одинаков во всех точках. Если в цепи подключить лампы разных типов или мощностей, то они будут работать с разной яркостью.
Общая мощность всех ламп в последовательной цепи равна сумме мощностей каждой лампы.

Параллельное соединение лампочек

При параллельном соединении лампы подключаются параллельно друг к другу. В этом случае также существуют свои законы:

Напряжение на каждой лампе в параллельной цепи одинаково, так как они подключены параллельно. Если одна из ламп выходит из строя, то остальные лампы продолжат работать.
Ток в каждой лампе будет разным, так как электрический ток в параллельной цепи распределяется между лампами. Если в цепи подключить лампы разных типов или мощностей, то они будут работать с разной яркостью.
Общая мощность всех ламп в параллельной цепи равна сумме мощностей каждой лампы.

Смешанное соединение лампочек

В некоторых случаях можно использовать и смешанное соединение лампочек, когда они соединяются как последовательно, так и параллельно. Например, в цепи освещения можно использовать последовательное соединение для группы ламп, а затем подключить эту группу параллельно другой группе. Таким образом, можно создать большую гибкость при выборе освещения, например, для различных зон в комнате с разными требованиями к яркости.

Заключение

При выборе соединения для лампочек необходимо учитывать требуемую яркость, типы и мощности ламп, а также особенности схемы подключения источников энергии. Последовательное соединение подходит для равномерного освещения, а параллельное – для регулирования яркости каждой лампы отдельно. Смешанное соединение может быть использовано для создания различных зон освещения.

Освещение смотровой ямы

В отличии от всего остального помещения смотровая яма характеризуется повышенной влажностью, которая несет угрозу не только металлическим элементам, но и человеку. Так как влага может стать причиной поражения электрическим током, ранее считалось, что питание смотровой ямы должно осуществляться от безопасного напряжения питания в 12 В, которое не может нанести вред человеку. Но с появлением защитных автоматов, питание можно выполнить и от сети 220 В, при условии наличия УЗО с током отключения не менее 30 мА и светильником с уровнем защиты от 1 до 3 согласно п.6.1.14 ПУЭ.

По отношению подсветке смотровой ямы, она направляется вверх. Из-за малого пространства, светильники должны как можно меньше выступать или вообще утапливаться вровень со стенкой.

Монтаж электропроводки отличается от гаражной осветительной необходимостью защитить ее от контакта с водой на случай затопления. Для этого используют пластиковую гофру, делают проводку скрытой в стене, уплотняют и герметизируют электрически контакты.

Параллельное соединение розеток – звезда

Представьте, что в комнате есть розетка, провода к которой идут от распределительного щитка. Два провода – фаза и ноль. Ничего сложного.

Допустим, появилась ситуация, и нужно добавить в эту комнату вторую розетку. Как вы её подключите? Если вы возьмете два провода от того же распределительного щитка, и проведёте их ко второй розетке, то это получится параллельное соединение.

Если таких параллельных розеток будет, например, штук пять, то такая схема подключения будет напоминать звезду с лучами в виде розеток. Поэтому она так и называется.

Главный недостаток такого соединения очевиден – нужно много провода, ведь для каждой розетки нужно будет тянут по два провода от щитка. Но тут же есть и обратная сторона – достоинство. Если произойдет нарушение контакта у одной из розеток, на остальных это не скажется, и они продолжат исправно поставлять ток.

Такая автономность даёт ещё одно существенное достоинство подключения звезда. Например, если электрика рассчитана на номинальную силу тока в 16А, то в каждую из розеток, подключенных параллельно, можно одновременно подключать устройства, каждое из которых может потреблять такой ток. При условии что каждая из розеток подключена к отдельному автоматическому выключателю на 16А, и в сумме их ток потребления не больше чем номинал вводного автоматического выключателя.

Поэтому подключение типа звезда показывает свою выгоду в тех комнатах, где активно и одновременно используется разнообразное силовое оборудование, например кухни – холодильники, электрические печи, микроволновки, мощные комбайны и другое.

Как происходит подключение лампочек последовательно или параллельно

Чтобы понять, как подключать лампочки — последовательно или параллельно — важно рассмотреть преимущества и недостатки обоих соединений, которые выплывают только на практике. Наиболее часто встречающийся вариант — последовательное и параллельное включения комбинируются по-разному

Наиболее часто встречающийся вариант — последовательное и параллельное включения комбинируются по-разному

Последовательно

Подобное соединение редко применяется в квартирах или домах. Для бытового использования больше подходит смешанный способ. Последовательно соединяют лампочки, если сооружают гирлянду или монтируют свет в длинном коридоре.

При подключении лампочек друг за другом следует учитывать некоторые особенности:

через устройства будет протекать ток одинаковой силы;
если произойдет резкий спад напряжения, воздействие распределится равномерно на все объекты цепочки;
также равномерно распределяется мощность на каждый элемент цепи.

Вам это будет интересно Укладка кабеля

Обратите внимание! Из-за последовательности спайки и равномерного распределения мощности стандартные лампочки на 220 В выдают свет не в полную силу. Чем больше ламп подключено в сеть, тем меньше света они будут производить

Неравномерность свечения обусловлена различной мощностью при одинаковой силе тока

Если в схему встраивать лампы накаливания с отличающейся мощностью, ярче горит та, что имеет меньшую энергоемкость (обладает большим внутренним сопротивлением). Это объясняется тем, что напряжение при более высоком сопротивлении увеличивается.

Если лампочки в последовательной схеме горят, значит система исправна полностью

Последовательное соединение лампочек в электросети обеспечивает более щадящий режим работы для приборов благодаря равномерно распределяемой мощности (нагрузке). Кроме этого, для фактического соединения потребуется меньшее количество кабеля (по длине).

при выходе из строя одного элемента обесточивается вся система;
при подключении ламп накаливания разной мощности невозможно обеспечить равномерное освещение помещения.

Важный момент — в последовательную электрическую схему нельзя включать энергосберегающие (светодиодные) лампочки. Для их правильной работы требуется стабильное напряжение в 220 В, подаваемое равномерно на каждый элемент (параллельное соединение).

Параллельно

Основное отличие параллельной схемы соединения элементов — равнозначная подача питания к каждой лампочке в сети независимо от их общего количества. Это значит, что к каждой лампе подается свой ток. Провода, соединяющие детали цепи, подключаются параллельным образом.

Схема для параллельного подключения лампочек отображает тип соединения проводников к элементам

Преимущества данной техники сборки электрической цепи:

если один элемент сгорит (лампа или кабель), остальные продолжат работать в прежнем режиме;
лампочки накаливания горят настолько мощно, насколько позволяют их характеристики;
можно включать в цепь энергосберегающие элементы;
чтобы подключить новую лампу в комнате, достаточно вывести из соединения потолочной люстры необходимое число фазных проводников и соединить их в группу.

Основной недостаток — большой расход материала. До каждой точки необходимо вести отдельный провод, что увеличивает протяженность проводов в несколько раз (по сравнению с последовательным соединением).

Обратите внимание! В большинстве случаев используют смешанное соединение проводов и элементов. Основой является параллельное подключение нескольких распредкоробок последовательного типа

На отдельных ветках лампочки соединяют последовательно (например, в длинном коридоре, над кроватью, в других подобных местах жилого помещения)

На отдельных ветках лампочки соединяют последовательно (например, в длинном коридоре, над кроватью, в других подобных местах жилого помещения).

Вам это будет интересно Соединительные коробки

Физические параметры

Важным этапом при подключении галогенных, светодиодных или люминесцентных светильников являются физические данные. Основным параметром для всех ламп можно считать омическое сопротивление, на основании которого и рассчитывается потребляемая мощность.

Для примера рассмотрим вариант подключения приборов освещения, как классической резистивной нагрузки:

Рис. 3. Параллельное включение резистивной нагрузки

Так те же нити накаливания представляют собой чисто резистивную нагрузку, поэтому мы их будем рассчитывать, как сумму резисторов R1 – R3. Для параллельных схем включения вычисление суммарного сопротивления всех устройств производится исходя из соотношения:

1/Rобщ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

После преобразования выражение получит вид:

Аналогичным образом вычисление производится для включения люминесцентных и светодиодных светильников. Заметьте, что при расчетах в идеальных условиях сопротивлением соединительных проводов пренебрегают. Такой прием актуален и для большинства осветительных приборов, так как величина получается несоизмеримо меньше. Однако в случае расчета слаботочных ламп или светодиодов сопротивлением проводов не всегда можно пренебречь, поэтому они также участвуют в расчетах.

Параллельное соединение

В большинстве случаев используется параллельная схема подключения точечных светильников (ламп). Даже несмотря на то что требуется большое количество проводов. Зато напряжение на все осветительные приборы подается одинаковое, при перегорании не работает одна, все остальные — в работе. Соответственно, никаких проблем с поиском места поломки.

Схема параллельного подключения точечных светильников

Как подключить точечные светильники параллельно

Есть два способа параллельного соединения:

Лучевой. На каждый осветительный прибор идет отдельный кабель (двух или трехжильный — зависит от того, есть у вас заземление или нет).
Шлейфное. Пришедшая от выключателя фаза и нейтраль со щитка заходят на первый светильник. От этого светильника идет кусок кабеля на второй, и так далее. В результате к каждому светильнику, кроме последнего, оказывается подключенным по четыре куска кабеля.

Способы реализации параллельного подключения

Лучевая

Лучевая схема подключения более надежна — если проблемы случаются, то не горит только эта лампочка. Есть два минуса. Первый — большой расход кабеля. С ним можно смириться, так как делается проводка один раз и надолго, а надежность такой реализации высокая. Второй минус — в одной точке сходится большое количество проводов. Качественное их соединение — непростая задача, но решаемая.

Соединить большое количество проводов можно при помощи обычной клеммной колодки. В этом случае с одной стороны подается фаза, при помощи перемычек она разводится на нужное число контактов. С противоположной стороны подключаются провода, идущие к лампочкам.

Способы соединения проводов при лучевом исполнении

Практически так же можно использовать клеммники Ваго на соответствующее число контактов. Выбрать надо модель для параллельного соединения. Лучше — чтобы они были заполнены пастой, предотвращающей окисление. Этот способ хорош — легок в исполнении (зачистить провода, вставить в гнезда и все), но очень много низкокачественных подделок, а оригиналы стоят дорого (и то не факт, что вам продадут оригинал). Потому многие предпочитают пользоваться обычной клеммной колодкой. Кстати, есть они нескольких видов, но более надежными считаются карболитовые с защитным экраном (на рисунке выше они черного цвета).

И последний приемлемый способ — скрутка всех проводников с последующей сваркой (пайка тут не пойдет, так как проводов слишком много, обеспечить надежный контакт очень сложно). Минус в том, что соединение получается неразъемным. В случае чего, придется удалять сваренную часть, потому нужен «стратегический» запас проводов.

Пример исполнения лучевого подключения точечных светильников

Чтобы уменьшить расход кабеля при лучевом способе соединения, от выключателя до середины потолка тянут линию, там ее закрепляют, и от нее разводят провода к каждому светильнику. Если надо сделать две группы, ставят двухклавишный (двухпозиционный) выключатель, от каждой клавиши тянут отдельную линию, потом расключают светильники по выбранной схеме.

Шлейфное соединение

Шлейфное соединение применяют тогда, когда светильников очень много и тянуть к каждому отдельную магистраль очень уж накладно. Проблема при таком способе реализации в том, что при проблеме соединения в одном месте, все остальные тоже оказываются неработоспособны. Зато локализация повреждения проста: после нормально работающего светильника.

Фактическая реализация параллельного соединения шлейфным способом

В этом случае также можно разделить светильники на две или больше группы. В этом случае понадобиться выключатель с соответствующим количеством клавиш. Схема подключения в этом случае выглядит не очень сложно — добавиться еще одна ветка.

Как подключить точечные светильники к двойному выключателю

Собственно, схема справедлива для обоих способов реализации параллельного подключения. При необходимости можно сделать и три группы. Такие — трехпозиционные — выключатели тоже есть. Если же нужны четыре группы — придется ставить два двухпозиционных.

Последовательная схема подключения

Сначала рассмотрим простейшую сборку из двух последовательно соединенных ламп накаливания.

две лампы вкручены в патроны

два провода питания выходят из патронов

Что нужно для их последовательного соединения? Здесь нет ничего сложного.

Просто возьмите один конец провода от каждой лампы и скрутите их вместе.

На два оставшихся конца необходимо подать напряжение 220 Вольт (фазное и нулевое).

Как будет работать такая схема? Когда фаза подается на провод, она проходит через нить накала одной лампы, через скрутку и падает на вторую лампу. И тогда он встречает ноль.

Почему такое простое подключение практически не используется в квартирах и домах? Объясняется это тем, что лампы в этом случае будут сжигать меньше половины тепла.

В этом случае напряжение будет равномерно распределено по ним. Например, если это обычные 100-ваттные лампочки с рабочим напряжением 220 вольт, каждая из них будет иметь более-менее 110 вольт.

В результате будет светиться менее половины их первоначальной мощности.

Проще говоря, если вы соедините две лампы по 100 Вт параллельно, вы получите лампу мощностью 200 Вт. А если та же схема будет собрана последовательно, общая мощность лампы будет намного меньше, чем мощность одной лампочки. Вот результат измерения силы тока такой сборки при эффективном напряжении питания 240 В.

По формуле расчета находим, что две лампочки светят с мощностью, равной всему: P = I * U = 69,6 Вт

При этом падение яркости будет равномерным только в том случае, если у вас одинаковые электрические лампочки.

Если они различаются, допустим, одна из них — 60 Вт, а другая — 40 Вт, напряжение на них будет распределяться по-разному.

Что это дает нам в практическом смысле при реализации этих схем?

Последовательное подключение

При последовательном же подключении светодиодов через них протекает один и тот же ток. Количество светодиодов не имеет значение, это может быть всего один светодиод, а может быть 20 или даже 100 штук.

Например, мы можем взять один светодиод 2835 и подключить его к драйверу на 180 мА и светодиод будет работать в нормальном режиме, отдавая свою максимальную мощность. А можем взять гирлянду из 10 таких же светодиодов и тогда каждый светодиод также будет работать в нормальном паспортном режиме (но общая мощность светильника, конечно, будет в 10 раз больше).

Ниже показаны две схемы включения светодиодов, обратите внимание на разницу напряжений на выходе драйвера:

Так что на вопрос, каким должно быть подключение светодиодов, последовательным или параллельным, может быть только один правильный ответ – конечно, последовательным!

Количество последовательно подключенных светодиодов ограничено только возможностями самого драйвера.

Идеальный драйвер может бесконечно повышать напряжение на своем выходе, чтобы обеспечить нужный ток через нагрузку, поэтому к нему можно подключить бесконечное количество светодиодов. Ну а реальные устройства, к сожалению, имеют ограничение по напряжению не только сверху, но и снизу.

Вот пример готового устройства:

Мы видим, что драйвер способен регулировать выходное напряжение только лишь в пределах 64…106 вольт. Если для поддержания заданного тока (350 мА) нужно будет поднять напряжение выше 106 вольт, то облом. Драйвер выдаст свой максимум (106В), а уж какой при этом будет ток – это от него уже не зависит.

И, наоборот, к такому led-драйверу нельзя подключать слишком мало светодиодов. Например, если подключить к нему цепочку из 10-ти последовательно включенных светодиодов, драйвер никак не сможет понизить свое выходное напряжение до необходимых 32-36В. И все десять светодидов, скорее всего, просто сгорят.

Наличие минимального напряжения объясняется (в зависимости от схемотехнического решения) ограничениями мощности выходного регулирующего элемента либо выходом за предельные режимы генерации импульсного преобразователя.

Разумеется, драйверы могут быть на любое входное напряжение, не обязательно на 220 вольт. Вот, например, драйвер превращающий любой источник постоянного напряжения (блок питания) от 6 до 20 вольт в источник тока на 3 А:

Вот и все. Теперь вы знаете, как включить светодиод (один или несколько) – либо через токоограничительный резистор, либо через токозадающий драйвер.

Разница между последовательным и параллельным соединением, преимущества и недостатки

Принципиальные отличия между последовательным и параллельным соединение проводников по ключевым электротехническим параметрам приведены в таблице:

Параметр/тип соединения	Последовательное	Параллельное
Электросопротивление	Равняется сумме электросопротивлений всех электропотребителей.	Меньше значения электросопротивления каждого отдельного из подключенных электроприборов.
Напряжение	Равняется совокупному вольтажу всех электропотребителей.	Одинаковая величина на всех участках электроцепи.
Сила тока	Одинаковая величина на всех участках электроцепи.	Равняется совокупному значению токов на каждом из приборов.

За счет своих особенностей каждый из типов сборки цепей имеет свои преимущества и недостатки. Это позволяет использовать данные способы для решения разных электротехнических задач.

Плюсы и минусы последовательного соединения

Основными преимуществам электроцепей из последовательно соединенных приборов являются их следующие особенности:

простота проектирования и построения схемы;
низкая стоимость комплектации;
возможность подключения приборов, рассчитанных на меньшее рабочее напряжение, по сравнению с номинальным напряжением сети;
выполнение функции регулирования тока – обеспечивает равномерные нагрузки на все приборы.

Однако у этого способа компоновки электросхемы есть и серьезные недостатки. Главным из них является ненадежность цепи из последовательно соединенных проводников. При выходе из строя любого из подключенных приборов, происходит отключение всей цепи.

Кроме того, минусом является снижение напряжения при увеличении количества подключенных потребителей. Примером может служить последовательное соединение нескольких ламп. Чем больше осветительных приборов подключено таким способом к источнику электропитания, тем менее яркий свет они будут давать.

Плюсы и минусы параллельного соединения

При использовании параллельного соединения проводников обеспечиваются такой набор преимуществ:

стабильность напряжения на электроприборах, вне зависимости от их числа;
возможность включения или отключения отдельных участков в нужный момент без нарушения работы всей электроцепи;
надежность – при выходе одного или нескольких компонентов из строя сама электроцепь продолжает сохранять работоспособность.

Недостатком является более сложный расчет и сложная схема, использование которой повышает стоимость комплектации электросети.

Не допускается подключение приборов, с номинальным рабочим вольтажом меньше сетевого. Параллельное соединение аккумуляторов с разным значением вольтажа связано с перетеканием тока в АКБ с меньшей его величиной, что может вызывать ускоренный износ батареи.

Типы ламп и схемы подключения

Подключение ламп накаливания, приведенное выше, не представляет особой сложности. Но схема галогенных и люминесцентных ламп имеет некоторые отличия.

Галогенные

Питание пониженным напряжением повышает безопасность эксплуатации источников света. При этом яркость остается прежней. Галогенные лампы могут применяться с понижающими трансформаторами на 6, 12 и 24 В (рис. ниже).

Схема подключения галогенной лампы

Напряжение 220 В подается на малогабаритный электронный трансформатор, который можно встроить даже в корпус выключателя. Низковольтные галогенные лампы часто применяются в подвесных потолках. Их подключают параллельно и соединяют с трансформатором. На фото ниже представлена блок-схема с двумя трансформаторами. Напряжение 220 В подается на них через распределительную коробку. Нулевой провод обозначен синим цветом, а фазный – коричневым, со вставленным в разрыв выключателем.

Схема подключения галогенных ламп

Группы ламп соединены между собой параллельно в распределительной коробке, после которой производится разветвление питающих проводов на первичные обмотки трансформаторов.

Лампы подключаются ко вторичной обмотке 12 В параллельно между собой. Для их соединения применяются клеммные колодки (на схеме не показаны).

Выходной провод низкого напряжения не должен быть длиннее 2 метров. Иначе возрастают потери напряжения, и лампы будут светиться хуже. Будет лучше, если сделать расчет напряжения для всех ламп.

Пример расчета

Пример расчета напряжения на лампочках в зависимости от потерь в проводах следующий. При питающем напряжении V=12 В к трансформатору подключены параллельно 2 лампочки с сопротивлениями R1 = R2 = 36 Ом. Сопротивления подводящих проводов к ним равны r1 = r2 = r3 = r4 = 1,5 Ом. Требуется найти напряжение на каждой лампочке. Схема изображена на рис. ниже.

Потери в проводах питания лампочек

Напряжение на первой и второй лампочках составят:

V₁ = VR(2r + R)/(4r 2 +6rR + R 2 ) = 10,34 В,

V₂ = VR 2 /(4r 2 +6rR + R 2 ) = 9,54 В.

Из расчета видно, что даже небольшие сопротивления подводящих проводов приводят к существенному падению на них напряжения.

Общая нагрузка в схеме поддерживается на уровне 70-75% от максимальной, чтобы не перегревались трансформаторы.

Люминесцентные

Недостатком люминесцентных ламп является эффект мерцания, что ухудшает восприятие света глазами. Современные электронные ПРА (пускорегулирующие аппараты) решают эту проблему, но цена их выше. Для уменьшения пульсации при использовании электромагнитного балласта применяется двухламповая схема подключения, где на одной из ламп фаза сдвигается во времени. В результате суммарный световой поток выравнивается.

На рис. ниже изображена схема светильника с расщепленной фазой. Две лампы подключены к сети переменного напряжения параллельно. Обе они содержат индуктивные балласты (L₁ ) и (L₂ ). Но к лампе (2) подключен дополнительный балластный конденсатор (С_б ), благодаря которому создается сдвиг тока по фазе на 60 0 .

Схема двухлампового светильника

В результате снижается суммарная пульсация светового потока светильника. Кроме того, ток внешней цепи почти совпадает по фазе с напряжением питания за счет комбинации опережающей и отстающей схем, что позволяет увеличить коэффициент мощности.

Какая лампочка будет светить ярче и почему

Лучше и ярче будет гореть лампа, у которой нить накала имеет большее сопротивление.

Возьмите к примеру лампочки, кардинально отличающиеся по мощности – 25Вт и 200Вт и соедините последовательно.

Какая из них будет светиться почти в полный накал? Та, что имеет P=25Вт.

Удельное сопротивление ее вольфрамовой нити значительно больше чем у двухсотки, а следовательно падение напряжения на ней сравнимо с напряжением в сети. При последовательном соединении ток будет одинаков в любом участке цепи.

При этом величина силы тока, способная разжечь 25-ти ваттку, никак не способна “поджечь” двухсотку. Грубо говоря, источник света с лампой 200Вт и более, будет восприниматься относительно 25Вт как обычный участок провода, через который течет ток.

Можно увеличить количество ламп и добавить в схему еще одну. Делается это опять все просто.

Два конца питающего провода третьей лампы, скручиваете с любыми концами от первых двух. А на оставшиеся опять подаете 220В.

1 of 2

Как будет светиться в этом случае данная гирлянда? Падение напряжения будет еще больше, а значит лампочки загорятся не то что в полсилы, а вообще будут еле-еле гореть.

Как лучше подключить лампочки последовательно или параллельно