Преимущества и недостатки последовательного и параллельного подключения проводников

Специфика параллельного подключения

Особенность параллельной схемы подключения розеток, иначе называемой “звездой”, заключается в отдельном подсоединении к щитку каждой розетки.

Третье вполне обоснованное название “бескоробочная”, т.к. предполагает возможность отказа от распаечной коробки. Способ активно практикуется в странах Европы, а у нас применяется для обеспечения отдельной линией мощных потребителей чаще всего в комплексе с шлейфовой технологией.

Один из вариантов параллельной схемы демонстрирует подборка фото:

Галерея изображений

Фото из

Шаг 1: Скрытая прокладка кабеля по параллельной схеме

Шаг 2: Подготовка спаренного подрозетника к установке

Шаг 3: Крепление подрозетников в подготовленной стене

Шаг 4: Выравнивание стены вокруг установленных подрозетников

Шаг 5: Удаление общей изоляции кабеля

Шаг 6: Удаление изоляции с ноля, фазы и земли

Шаг 7: Параллельная установка розеток

Шаг 8: Установка и фиксация общей лицевой панели

Плюс “звезды” в обеспечении максимальной степени безопасности. Веское преимущество заключается в создании возможности управлять по отдельности крупными энергетическими потребителями, что в приоритете для силовой разводки для “Умного дома”, например. Минус схемы кроется во внушительных затратах труда электромонтажника и в почти троекратно увеличенном расходе кабеля.

Параллельную схему также используют для подключения силовых трехфазных розеток, которые будут запитывать мощные электроприборы. При этом сечение жил, питающих такие потребители, должно быть как минимум 2,5 кв. мм.

Для большей надежности они должны располагать небольшим запасом по току. Это позволит компенсировать фактическое отклонение от указанного производителем диаметра от их номинального значения, чем часто «грешат» представленные на современном рынке изделия. К тому же такое решение обеспечит возможность работы оборудования в режиме перегрузки.

Такой способ установки выгоден тем, что работоспособность каждой отдельной точки не оказывает влияние на функционирование остальных участников цепи. Для бытовой техники такая схема считается наиболее стабильной и безопасной.

Параллельный способ подключения розеток обеспечивает независимость каждой точки электропитания: сколько бы розеток в цепи не присутствовало, напряжение будет сохраняться равномерным

Подключение трехфазной розетки, оснащенной заземлением, выполняют с помощью отдельной четырехжильной проводки. Кабель, включающий три фазы, заземление и ноль, идет напрямую от щита.

Предназначение провода проще всего определить по цвету изоляции:

• «фаза» – провода с белым оттенком;
• «нуль» – изоляция окрашена в синий цвет;
• «заземление» – оплетка желто-зеленого цвета.

Заземление – по сути, защитный ноль. Чтобы он оставался таковым, необходимо обеспечить его надежное и постоянное соединение на протяжении всей линии.

Для соединения проводов и подключения к розетке первым делом укорачивают их концы. Применение бокорезов позволит максимально аккуратно выполнить работу. Конец каждого провода на 15-20 мм зачищают от внешней изоляции с помощью острого ножа.

Соединение проводов выполняют в такой последовательности:

1. С розетки снимают пластиковую защитную крышку.
2. Зажимные винты откручивают на 5-6 мм. Те же манипуляции проделывают с винтом и на клемме заземления.
3. Зачищенные концы проводов поочередно заводят в коробку с учетом положения вводных клемм и укладывают в соответствующие гнезда.
4. Гнезда с уложенными проводами плотно затягивают винтами.
5. Подрозетник с подключенными проводами вставляют в стеновую нишу и фиксируют боковыми зажимами.

Для получения более надежной сборки некоторые мастера оголенные концы жил сворачивают в виде петли или кольца так, чтобы их диаметр соответствовал размеру ножек винтов.

Схему применяют не только для запитки отдельно расположенных розеток, но и для подключения блоков, включающих две и более точки

После этого каждый винт поочередно откручивают, оборачивают его основание проводным кольцом и плотно затягивают.

При подключении розеточных блоков все преимущества схемы сохраняются. Единственное – процесс подключения отнимает чуть больше времени и сил.

Увеличенные затраты – не аргумент для тех, для кого в приоритете безопасность. Если смотреть на ситуацию более глобально, то иногда лучше сразу вложить больше средств и усилий, обустроив автономную силовую линию для розетки. Тогда не придется каждый раз задумываться над тем, можно ли задействовать точку для подключения того или иного электроприбора.

Чем слабее, тем ярче

При последовательном соединении двух лампочек напряжения на них будут одинаковыми только при одинаковых сопротивлениях их спиралей. А это получится лишь при их одинаковой конструкции. По этой причине перед тем как подключить последовательно соединенные лампы к источнику питания, необходимо обязательно знать их рабочие напряжения (или токи) и мощность. Если этих характеристик нет, правильно оценить на глаз яркость, оптимальную для лампочки, сложно.

Можно, конечно же, подключить каждую лампочку к регулятору напряжения (ЛАТРу или диммеру). Плавно изменяя и при этом измеряя величину напряжения на лампе, получаем более или менее яркое ее свечение. Но лампочка при такой оценке может работать неправильно и, что наиболее опасно, давать слишком много света. Это сократит срок ее службы. Поэтому сделанные замеры тока или напряжения для расчетов параметров других присоединяемых лампочек получатся не такими, какими они должны быть на самом деле.

При последовательном соединении лампочек необходимо пользоваться только заводскими данными мощности и напряжения для них.

Особую бдительность надо соблюдать тогда, когда напряжение источника питания заметно больше рабочего напряжения каждой из ламп последовательного соединения. При неоптимально подобранных параметрах некоторые из них могут перегореть по причине неправильного распределения напряжения между ними. В этом легко убедиться, если вкрутить в уже подготовленные нами патроны лампочки разной мощности, но для напряжения 220 В. Что из этого получилось, видно на изображении, которое приведено ниже.

Используя соединительную колодку и проводной выключатель, выполняем монтаж проводов испытуемых лампочек. Подключаем вилку к розетке и включаем выключатель. Мы видим разную яркость источников света. Менее мощная лампочка 40 Вт из-за большего сопротивления работает при более высоком напряжении. Поэтому она светит заметно ярче 60-ваттной. Теперь должно быть понятно, что лампочки остаются работоспособными по причине их более высокого рабочего напряжения. Оно существенно больше падения напряжения питания на каждой из них.

Последовательное соединение и разная яркость лампочек 40 Вт и 60 Вт

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.

Что такое распределительная коробка

От электрического щитка провода расходятся по помещениям в доме или квартире. В каждом помещении, как правило, не одна точка подключения: несколько розеток и выключатель есть точно. Чтобы стандартизировать способы соединения проводов и собрать их в одном месте, используют распределительные коробки (их еще иногда называют разветвительными или распаечными). В них заводятся кабели от всех подключаемых устройств, соединение которых происходит внутри полого корпуса.

Чтобы в процессе следующего ремонта не искать проводку, ее прокладывают по определенным правилам, которые прописаны в ПУЭ  — Правила Устройства Электроустановок.

Правила устройства электропроводки

Одна из рекомендаций — проводить все соединения и ответвления проводов в распределительной коробке. Потому провода пускают по верху стены, на расстоянии 15 см от уровня потолка. Дойдя до места ответвления, кабель опускаются вертикально вниз. В месте ответвления устанавливается распределительная коробка. В ней и происходит соединение всех проводов по требуемой схеме.

По типу установки распредкоробки бывают внутренние (для скрытого монтажа) и наружные. Под внутренние в стене делают отверстие, в которое встраивается коробка. При таком монтаже крышка находится на одном уровне с отделочным материалом. Иногда в процессе ремонта ее закрывают отделочными материалами. Однако такой монтаж возможен не всегда: толщина стен или отделки не позволяет. Тогда используется коробка для наружного монтажа, которая крепится непосредственно на поверхность стены.

Некоторые формы распределительных коробок

По форме распредкоробка может быть круглой или прямоугольной. Выводов обычно четыре, но может быть и больше. Выводы имеют резьбу или штуцера, к которым удобно крепить гофрошланг. Ведь именно в гофрошланг или пластиковую трубу удобнее укладывать провода. В этом случае заменить поврежденный кабель будет очень просто. Сначала отсоединить его в распределительной коробке, потом от потребителя (розетки или выключателя), потянуть и вытащить. На его место затянуть новый. Если же проложить по старинке — в штробу, которую потом замазать штукатуркой — для замены кабеля придется долбить стену. Так что это та рекомендация ПУЭ, к которой однозначно стоит прислушаться.

Что вообще дают распределительные коробки:

• Повышенная ремонтопригодность системы электроснабжения. Так как все соединения доступны, легко определить участок повреждения. Если проводники уложены в кабельные каналы (гофрошланги или трубы), легкой будет и замена поврежденного участка.
• Большая часть проблем с электрикой возникает в соединениях, а в таком варианте монтажа их можно периодически осматривать.
• Установка распределительных коробок повышает уровень пожарной безопасности: все потенциально опасные места находятся в определенных местах.
• Требует меньших затрат денег и труда, чем прокладка кабеля к каждой из розеток.

Конструкция электрических розеток

Назначение электрической розетки состоит в том, чтобы создать надежный контакт с электрической вилкой. При плотном контакте с вилкой клемма розетки не нагревается и не искрит. Если контакт с вилкой не будет плотным, может произойти его нагрев, оплавление, и даже возгорание.

Параллельное подключение розеток

Корпус розетки должен препятствовать случайному прикосновению к клеммам розетки. Чтобы ограничить себе от подобных моментов, нужно приобретать качественные розетки. По типу розетки могут быть настенными или внутренними. По степени защиты IP они рассчитаны на применение в сухих помещениях, влажных помещениях, на улице в сырую погоду и даже под водой.

При подсоединении провода к розетке, особенно при параллельном подключении розеток, требуется высокая надежность, которая достигается винтовым соединением. К клемме провод должен прикручиваются винтом с плоской шайбой и гровером (пружинной шайбой), который не дает винту откручивается.

Параллельное подключение розеток через распределительную коробку и непосредственно с другой розетки

Кроме обычных розеток с двумя клеммами для фазы и нуля, есть розетки с заземлением, имеющие дополнительную клемму для защитного заземления. С увеличением числа электрических приборов, требуется установка дополнительных параллельно подключенных розеток. В одном месте можно подключить одну, две розетки или блок розеток.

Преобразование треугольника в эквивалентную звезду

Преобразованием треугольника в эквивалентную звезду называется такая замена части цепи, соединенной по схеме треугольником, цепью, соединенной по схеме звезды, при которой токи и напряжения в остальной части цепи

сохраняются неизменными. Иначе говоря, эквивалентность треугольника и звезды понимается в том смысле, что при одинаковых напряжениях между одноименными выводами токи, входящие в одноименные выводы, одинаковы. Это равносильно тому, что мощности в этих цепях одинаковы.

На рис. 4-8 показан случай, когда преобразование треугольника в эквивалентную звезду дает возможность преобразовать многоконтурную схему в одноконтурную.

Для вывода расчетных выражений, служащих для преобразования треугольника в эквивалентную звезду, ниже приняты следующие обозначения (рис. 4-9):

• — сопротивления сторон треугольника;
• — сопротивления лучей звезды;
• — токи, подходящие к выводам 1, 2, 3\
• — Токи в ветвях треугольника.

Выразим токи в ветвях треугольника через приходящие токи.

По второму закону Кирхгофа сумма напряжений в контуре треугольника равна нулю:

По первому закону Кирхгофа для узлов 2 и 1

Решение этих уравнений относительно Дает:

Напряжение между выводами 1 и 2 схемы рис. 4-9, а будет:

a в схеме рис. 4-9, б оно равно: Для эквивалентности необходимо равенство напряжений при всяких токах

Это возможно при условии:

Третье выражение получается в результате круговой замены индексов.

Итак, комплексное сопротивление луча звезды равно произведению комплексных сопротивлений прилегающих сторон треугольника, деленному на сумму комплексных сопротивлений трех сторон треугольника.

Выше было получено выражение для тока в стороне 1—2 треугольника в зависимости от токов Круговой заменой индексов можно получить токи в двух других сторонах треугольника:

 

Подключение

Теперь можно приступить и к подключению проводов. Если надписей нет, можно прозвонить каждый кабель в отдельности. Для этого он зачищается от жил, 2 его провода замыкаются, а на другом конце проверяются возможные провода на предмет замыкания. Естественно, желательно делать эту процедуру, убедившись, что кабель, с которым мы работаем, не под напряжением.

Сняв изоляцию, определяем фазный провод. Он должен быть красным или коричневым, хотя может быть и другого цвета. Нулевой проводок – синий или зеленый, в зависимости от типа провода. Заземление – белый.

Фаза всегда соединяется вместе, если, конечно, это не выключатель, где она разделяется. Говоря о простейшей схеме – питание-светильник-розетка-выключатель – заземление соединяется вместе, фаза на розетке , светильнике и выключателе соединяется с фазой питания; нули, кроме светильников и выключателей, также сводятся в одну скрутку. В последнем случае фаза идет на выключатель , с него на контакт лампы, оттуда по нулевому проводу цепь замыкается.

Если же в комнате много розеток и светильников, было бы лучше создать для них разные распределительные коробки. В этом случае питание будет приходить в одну, из неё перемычкой во вторую. В розеточной коробке все провода соединяются в соответствии друг с другом. А вот со светильниками дело обстоит иначе.

После того как вся собранная в коробках схема проверена, скрутки свариваются, изолируются и аккуратно укладываются в коробке, после чего она закрывается крышкой.

Монтаж электропроводки – это неотъемлемая часть инсталляции любой электросети. Электрическая сеть обеспечивает распределение электроэнергии. Отрезки проводов могут находиться под слоем штукатурки. Но могут тем или иным способом прокладываться на поверхности стен и потолка. В любом случае их надо надежно соединить между собой. Для этого в определенных местах устанавливаются распределительные коробки.

Вслед за их установкой делается монтаж проводов. Предварительно, перед тем как подключить потребителей, подготавливается схема соединения проводов. Если приходится слышать такое название, как схема расключения, значит, говорится о подаче электропитания нескольким потребителям. Расключение распределительной коробки как раз это и делает. Схема соединения проводов в распределительной коробке всегда содержит главный питающий провод.

Распределительные коробки являются местом подключения проводов розеток, выключателей и прочих нагрузок. Это узел, в котором происходит разветвление электропроводки. Электрики придумали слово «расключение», применяемое к такому разветвлению. Оно исключительно разговорное и в технической литературе не используется.

Соединение проводов в распределительной коробке круглой формы обычно используется для проводов скрытой электропроводки. Место для установки в этом случае проще подготовить, используя электродрель со специальным сверлильным приспособлением.

Форма коробки применительно к технологичности ее инсталляции под наружную проводку не так важна. Однако в прямоугольной коробке получается больше места, и по этой причине она может быть предпочтительнее. Далее расскажем читателям, как соединять провода в распределительной коробке.

Можно ли подключать розетки последовательно

Соединение розеток в последовательном режиме имеет ряд недостатков и ограничений. В большом помещении и значительном числе мощных электроприборов нельзя использовать такой способ – нагрузка получается слишком высокой. Лучше запараллелить розетки или использовать кольцевой тип. Рекомендованное количество на одну цепь – 5-6 штук.

Еще один минус – неравномерное распределение напряжения в точках питания. На каждую розетку приходится часть общего электропотока. Потому в помещениях жилого и производственного назначения последовательное подключение не используют. Но в елочных гирляндах и других использовать можно.

Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников

Подробности

Просмотров: 420

«Физика – 10 класс»

Как выглядит зависимость силы тока в проводнике от напряжения на нём? Как выглядит зависимость силы тока в проводнике от его сопротивления?

От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию: электрической лампе, радиоприёмнику и др. Для этого составляют электрические цепи различной сложности.

К наиболее простым и часто встречающимся соединениям проводников относятся последовательное и параллельное соединения.

Последовательное соединение проводников.

При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочерёдно друг за другом. На рисунке (15.5, а) показано последовательное соединение двух проводников 1 и 2, имеющих сопротивления R₁ и R₂. Это могут быть две лампы, две обмотки электродвигателя и др.

Сила тока в обоих проводниках одинакова, т. е.

I₁ = I₂ = I.         (15.5)

В проводниках электрический заряд в случае постоянного тока не накапливается, и через любое поперечное сечение проводника за определённое время проходит один и тот же заряд.

Напряжение на концах рассматриваемого участка цепи складывается из напряжений на первом и втором проводниках:

U = U₁ + U₂.

Применяя закон Ома для всего участка в целом и для участков с сопротивлениями проводников R1 и R2, можно доказать, что полное сопротивление всего участка цепи при последовательном соединении равно:

R = R₁ + R₂.         (15.6)

Это правило можно применить для любого числа последовательно соединённых проводников.

Напряжения на проводниках и их сопротивления при последовательном соединении связаны соотношением

Параллельное соединение проводников.

На рисунке (15.5, б) показано параллельное соединение двух проводников 1 и 2 сопротивлениями R₁ и R₂. В этом случае электрический ток I разветвляется на две части. Силу тока в первом и втором проводниках обозначим через I₁ и I₂.

Так как в точке а — разветвлении проводников (такую точку называют узлом) — электрический заряд не накапливается, то заряд, поступающий в единицу времени в узел, равен заряду, уходящему из узла за это же время. Следовательно,

I = I₁ + I₂.         (15.8)

Напряжение U на концах проводников, соединённых параллельно, одинаково, так как они присоединены к одним и тем же точкам цепи.

В осветительной сети обычно поддерживается напряжение 220 В. На это напряжение рассчитаны приборы, потребляющие электрическую энергию. Поэтому параллельное соединение — самый распространённый способ соединения различных потребителей. В этом случае выход из строя одного прибора не отражается на работе остальных, тогда как при последовательном соединении выход из строя одного прибора размыкает цепь. Применяя закон Ома для всего участка в целом и для участков проводников сопротивлениями R₁ и R₂, можно доказать, что величина, обратная полному сопротивлению участка ab, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников:

Отсюда следует, что для двух проводников

Напряжения на параллельно соединённых проводниках равны: I₁R₁ = I₂R₂. Следовательно,

Обратим внимание на то, что если в какой-то из участков цепи, по которой идёт постоянный ток, параллельно к одному из резисторов подключить конденсатор, то ток через конденсатор не будет идти, цепь на участке с конденсатором будет разомкнута. Однако между обкладками конденсатора будет напряжение, равное напряжению на резисторе, и на обкладках накопится заряд q = CU

Рассмотрим цепочку сопротивлений R — 2R, называемую матрицей (рис

15.6)

Рассмотрим цепочку сопротивлений R — 2R, называемую матрицей (рис. 15.6).

На последнем (правом) звене матрицы напряжение делится пополам из-за равенства сопротивлений, на предыдущем звене напряжение тоже делится пополам, поскольку оно распределяется между резистором сопротивлением R и двумя параллельными резисторами сопротивлениями 2R и т. д. Эта идея — деления напряжения — лежит в основе преобразования двоичного кода в постоянное напряжение, что необходимо для работы компьютеров.

Следующая страница «Примеры решения задач по теме «Закон Ома. Последовательное и параллельное соединения проводников»»

Назад в раздел «Физика – 10 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский»

Законы постоянного тока – Физика, учебник для 10 класса – Класс!ная физика

Электрический ток. Сила тока — Закон Ома для участка цепи. Сопротивление — Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников — Примеры решения задач по теме «Закон Ома. Последовательное и параллельное соединения проводников» — Работа и мощность постоянного тока — Электродвижущая сила — Закон Ома для полной цепи — Примеры решения задач по теме «Работа и мощность постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»