На практика не е необичайно да се намери проблемът за намиране на съпротивлението на проводници и резистори за различни методи на свързване. Статията обсъжда как се изчислява съпротивлението, когато проводниците са свързани паралелно и някои други технически проблеми.
Съпротивление на проводника
Всички проводници имат способността да предотвратяват протичането на електрически ток, обикновено се нарича електрическо съпротивление R, измерва се в ома. Това е основното свойство на проводящите материали.
Съпротивлението се използва за провеждане на електрически изчисления - ρ Ohm·m/mm2. Всички метали са добри проводници, медта и алуминият са най-широко използвани, а желязото се използва много по-рядко. Най-добрият проводник е среброто, използва се в електрическата и електронната индустрия. Сплавите с висока устойчивост са широко използвани.
При изчисляване на съпротивлението се използва формулата, известна от училищния курс по физика:
R=ρ · l/S, S – площ на сечение; l – дължина.
Ако вземем два проводника, тогава тяхното съпротивление припаралелната връзка ще стане по-малка поради увеличаването на общото напречно сечение.
Плътност на тока и нагряване на проводника
За практически изчисления на режимите на работа на проводниците се използва концепцията за плътност на тока - δ A/mm2, изчислява се по формулата:
δ=I/S, I – ток, S – секция.
Ток, преминаващ през проводника, го нагрява. Колкото по-голям е δ, толкова повече се нагрява проводникът. За проводници и кабели са разработени норми за допустима плътност, които са дадени в PUE (Правила за изграждане на електрически инсталации). За проводници на отоплителни уреди има стандарти за плътност на тока.
Ако плътността δ е по-висока от допустимата, проводникът може да се разруши, например при прегряване на кабела, неговата изолация се разрушава.
Правилата регулират изчисляването на проводниците за отопление.
Методи за свързване на проводници
Всеки проводник е много по-удобен за изобразяване на диаграмите като електрическо съпротивление R, тогава те са лесни за четене и анализиране. Има само три начина за свързване на съпротивления. Първият начин е най-лесният - серийна връзка.
Снимката показва, че импедансът е: R=R1 + R2 + R3.
Вторият начин е по-сложен - паралелна връзка. Изчисляването на съпротивлението при паралелно свързване се извършва на етапи. Изчислява се общата проводимост G=1/R и след това общатасъпротивление R=1/G.
Можете да го направите по различен начин, първо изчислете общото съпротивление, когато резисторите R1 и R2 са свързани паралелно, след това повторете операцията и намерете R.
Третият метод на свързване е най-сложен - смесена връзка, тоест присъстват всички разгледани опции. Диаграмата е показана на снимката.
За да изчислите тази верига, тя трябва да бъде опростена, за да направите това, заменете резисторите R2 и R3 с един R2, 3. Оказва се проста схема.
Сега можете да изчислите съпротивлението в паралелна връзка, чиято формула е:
R2, 3, 4=R2, 3 R4/(R2, 3 + R4).
Виерата става още по-проста, тя все още съдържа последователно свързани резистори. В по-сложни ситуации се използва същият метод на преобразуване.
Видове проводници
В електронното инженерство, при производството на печатни платки, проводниците са тънки ленти от медно фолио. Поради късата им дължина съпротивлението им е незначително и в много случаи може да се пренебрегне. За тези проводници съпротивлението при паралелно свързване намалява поради увеличаването на напречното сечение.
Голям участък от проводници е представен от намотачни проводници. Предлагат се в различни диаметри – от 0,02 до 5,6 мм. За мощни трансформатори и електрически двигатели се произвеждат правоъгълни медни пръти.секции. Понякога, по време на ремонт, проводник с голям диаметър се заменя с няколко по-малки, свързани паралелно.
Специална секция от проводници са проводници и кабели, индустрията предоставя най-широк избор от класове за различни нужди. Често трябва да замените един кабел с няколко, по-малки секции. Причините за това са много различни, например кабел с напречно сечение 240 mm2 е много трудно да се полага по маршрут с остри завои. Заменен е с 2x120mm2, и проблемът е решен.
Изчисляване на проводниците за отопление
Проводникът се нагрява от протичащия ток, ако температурата му надвиши допустимата стойност, изолацията се разрушава. PUE предвижда изчисляване на проводници за отопление, първоначалните данни за него са силата на тока и условията на околната среда, в които е положен проводникът. Според тези данни препоръчителното напречно сечение на проводника (жица или кабел) се избира от таблиците в PUE.
На практика има ситуации, когато натоварването на съществуващия кабел се е увеличило значително. Има два изхода - да смените кабела с друг, може да е скъп, или да положите друг успоредно с него, за да разтоварите основния кабел. В този случай съпротивлението на проводника при паралелно свързване намалява, следователно и генерирането на топлина намалява.
За да изберете правилно напречното сечение на втория кабел, използвайте таблиците на PUE, важно е да не направите грешка с дефиницията на неговия работен ток. В тази ситуация охлаждането на кабелите ще бъде дори по-добро от това на един. Препоръчително е да се изчислисъпротивление, когато два кабела са свързани паралелно, за да се определи по-точно тяхното разсейване на топлина.
Изчисляване на проводници за загуба на напрежение
Когато консуматорът Rn се намира на голямо разстояние L от източника на енергия U1, възниква доста голям спад на напрежението на линейните проводници. Потребителят Rn получава напрежение U2 много по-ниско от първоначалното U1. На практика различни електрически съоръжения, свързани към линията паралелно, действат като товар.
За да се реши проблемът, съпротивлението се изчислява, когато цялото оборудване е свързано паралелно, така че се намира съпротивлението на натоварване Rn. След това определете съпротивлението на линейните проводници.
Rl=ρ 2L/S,
Тук S е секцията на линейния проводник, mm2.
След това се определя линейният ток: I=U1/(Rl + Rn). Сега, знаейки тока, определете спада на напрежението върху проводниците на линията: U=I Rl. По-удобно е да го намерите като процент от U1.
U%=(I Rl/U1) 100%
Препоръчителна стойност на U% - не повече от 15%. Горните изчисления са приложими за всякакъв вид ток.
