Последовательное и параллельное соединение лампочек

Последовательное и параллельное соединение. Применение и схемы

В электрических цепях элементы могут соединяться по различным схемам, в том числе они имеют последовательное и параллельное соединение.

Последовательное соединение

При таком соединении проводники соединяются друг с другом последовательно, то есть, начало одного проводника будет соединяться с концом другого. Основная особенность данного соединения заключается в том, что все проводники принадлежат одному проводу, нет никаких разветвлений. Через каждый из проводников будет протекать один и тот же электрический ток. Но суммарное напряжение на проводниках будет равняться вместе взятым напряжениям на каждом из них.

Рассмотрим некоторое количество резисторов, соединенных последовательно. Так как нет разветвлений, то количество проходящего заряда через один проводник, будет равно количеству заряда, прошедшего через другой проводник. Силы тока на всех проводниках будут одинаковыми. Это основная особенность данного соединения.

Это соединение можно рассмотреть иначе. Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором.

Ток на эквивалентном резисторе будет совпадать с общим током, протекающим через все резисторы. Эквивалентное общее напряжение будет складываться из напряжений на каждом резисторе. Это является разностью потенциалов на резисторе.

Если воспользоваться этими правилами и законом Ома, который подходит для каждого резистора, можно доказать, что сопротивление эквивалентного общего резистора будет равно сумме сопротивлений. Следствием первых двух правил будет являться третье правило.

Применение

Последовательное соединение используется, когда нужно целенаправленно включать или выключать какой-либо прибор, выключатель соединяют с ним по последовательной схеме. Например, электрический звонок будет звенеть только тогда, когда он будет последовательно соединен с источником и кнопкой. Согласно первому правилу, если электрический ток отсутствует хотя бы на одном из проводников, то его не будет и на других проводниках. И наоборот, если ток имеется хотя бы на одном проводнике, то он будет и на всех других проводниках. Также работает карманный фонарик, в котором есть кнопка, батарейка и лампочка. Все эти элементы необходимо соединить последовательно, так как нужно, чтобы фонарик светил, когда будет нажата кнопка.

Иногда последовательное соединение не приводит к нужным целям. Например, в квартире, где много люстр, лампочек и других устройств, не следует все лампы и устройства соединять последовательно, так как никогда не требуется одновременно включать свет в каждой из комнат квартиры. Для этого последовательное и параллельное соединение рассматривают отдельно, и для подключения осветительных приборов в квартире применяют параллельный вид схемы.

Параллельное соединение

В этом виде схемы все проводники соединяются параллельно друг с другом. Все начала проводников объединены в одну точку, и все концы также соединены вместе. Рассмотрим некоторое количество однородных проводников (резисторов), соединенных по параллельной схеме.

Этот вид соединения является разветвленным. В каждой ветви содержится по одному резистору. Электрический ток, дойдя до точки разветвления, разделяется на каждый резистор, и будет равняться сумме токов на всех сопротивлениях. Напряжение на всех элементах, соединенных параллельно, является одинаковым.

Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором. Если воспользоваться законом Ома, можно получить выражение сопротивления. Если при последовательном соединении сопротивления складывались, то при параллельном будут складываться величины обратные им, как записано в формуле выше.

Применение

Если рассматривать соединения в бытовых условиях, то в квартире лампы освещения, люстры должны быть соединены параллельно. Если их соединить последовательно, то при включении одной лампочки мы включим все остальные. При параллельном же соединении мы можем, добавляя соответствующий выключатель в каждую из ветвей, включать соответствующую лампочку по мере желания. При этом такое включение одной лампы не влияет на остальные лампы.

Все электрические бытовые устройства в квартире соединены параллельно в сеть с напряжением 220 В, и подключены к распределительному щитку. Другими словами, параллельное соединение используется при необходимости подключения электрических устройств независимо друг от друга. Последовательное и параллельное соединение имеют свои особенности. Существуют также смешанные соединения.

Работа тока

Последовательное и параллельное соединение, рассмотренное ранее, было справедливо для величин напряжения, сопротивления и силы тока, являющихся основными. Работа тока определяется по формуле:

А = I х U х t, где А – работа тока, t – время течения по проводнику.

Для определения работы при последовательной схеме соединения, необходимо заменить в первоначальном выражении напряжение. Получаем:

А=I х (U1 + U2) х t

Раскрываем скобки и получаем, что на всей схеме работа определяется суммой на каждой нагрузке.

Точно также рассматриваем параллельную схему соединения. Только меняем уже не напряжение, а силу тока. Получается результат:

А = А1+А2

Мощность тока

При рассмотрении формулы мощности участка цепи снова необходимо пользоваться формулой:

Р=U х I

После аналогичных рассуждений выходит результат, что последовательное и параллельное соединение можно определить следующей формулой мощности:

Р=Р1 + Р2

Другими словами, при любых схемах общая мощность равна сумме всех мощностей в схеме. Этим можно объяснить, что не рекомендуется включать в квартире сразу несколько мощных электрических устройств, так как проводка может не выдержать такой мощности.

Влияние схемы соединения на новогоднюю гирлянду

После перегорания одной лампы в гирлянде можно определить вид схемы соединения. Если схема последовательная, то не будет гореть ни одной лампочки, так как сгоревшая лампочка разрывает общую цепь. Чтобы выяснить, какая именно лампочка сгорела, нужно проверять все подряд. Далее, заменить неисправную лампу, гирлянда будет функционировать.

При применении параллельной схемы соединения гирлянда будет продолжать работать, даже если одна или несколько ламп сгорели, так как цепь не разорвана полностью, а только один небольшой параллельный участок. Для восстановления такой гирлянды достаточно увидеть, какие лампы не горят, и заменить их.

Последовательное и параллельное соединение для конденсаторов

При последовательной схеме возникает такая картина: заряды от положительного полюса источника питания идут только на наружные пластины крайних конденсаторов. Конденсаторы, находящиеся между ними, передают заряд по цепи. Этим объясняется появление на всех пластинах равных зарядов с разными знаками. Исходя из этого, заряд любого конденсатора, соединенного по последовательной схеме, можно выразить такой формулой:

q_общ= q1 = q2 = q3

Для определения напряжения на любом конденсаторе, необходима формула:

U= q/С

Где С — емкость. Суммарное напряжение выражается таким же законом, который подходит для сопротивлений. Поэтому получаем формулу емкости:

С= q/(U1 + U2 + U3)

Чтобы сделать эту формулу проще, можно перевернуть дроби и заменить отношение разности потенциалов к заряду емкости. В результате получаем:

1/С= 1/С1 + 1/С2 + 1/C3

Немного иначе рассчитывается параллельное соединение конденсаторов.

Общий заряд вычисляется как сумма всех зарядов, накопившихся на пластинах всех конденсаторов. А величина напряжения также вычисляется по общим законам. В связи с этим формула суммарной емкости при параллельной схеме соединения выглядит так:

С= (q1 + q2 + q3)/U

Это значение рассчитывается как сумма каждого прибора в схеме:

С=С1 + С2 + С3

Смешанное соединение проводников

В электрической схеме участки цепи могут иметь и последовательное и параллельное соединение, переплетающихся между собой. Но все законы, рассмотренные выше для отдельных видов соединений, справедливы по-прежнему, и используются по этапам.

Сначала нужно мысленно разложить схему на отдельные части. Для лучшего представления ее рисуют на бумаге. Рассмотрим наш пример по изображенной выше схеме.

Удобнее всего ее изобразить, начиная с точек Б и В. Они расставляются на некотором расстоянии между собой и от края листа бумаги. С левой стороны к точке Б подключается один провод, а справа отходят два провода. Точка В наоборот, слева имеет две ветки, а после точки отходит один провод.

Далее нужно изобразить пространство между точками. По верхнему проводнику расположены 3 сопротивления с условными значениями 2, 3, 4. Снизу будет идти ток с индексом 5. Первые 3 сопротивления включены в схему последовательно, а пятый резистор подключен параллельно.

Остальные два сопротивления (первый и шестой) подключены последовательно с рассматриваемым нами участком Б-В. Поэтому схему дополняем 2-мя прямоугольниками по сторонам от выбранных точек.

Теперь используем формулу расчета сопротивления:

• Первая формула для последовательного вида соединения.
• Далее, для параллельной схемы.
• И окончательно для последовательной схемы.

Аналогичным образом можно разложить на отдельные схемы любую сложную схему, включая соединения не только проводников в виде сопротивлений, но и конденсаторов. Чтобы научиться владеть приемами расчета по разным видам схем, необходимо потренироваться на практике, выполнив несколько заданий.

Источник: electrosam.ru

Параллельное и последовательное соединение лампочек

У людей, чья работа связана с электрикой, люди такой профессии сталкиваются с различными электрическими соединениями:

• лампочек;
• проводов;
• электроустановочных изделий.

Каждый человек сам по себе индивидуален и делает все по своему, — также, это наблюдается и по части электрики. При работе, следует обращать свое внимание, как допустим соединен:

• выключатель света в схеме помещения;
• к какому проводу подключен выключатель света.

Если выключатель подключен к нейтральному проводу, то в процессе выполнения электрических соединений, — Вы можете попасть под напряжение. Речь у нас конечно же не об этом, а о параллельном и последовательном соединениях лампочек, приведенный пример, в какой-то мере также имеет отношение к этой теме.

Лампочки соединенные параллельно

Работать будем по схемам и по наработке своей практики, Вы уже научитесь сами представлять в уме электрические схемы:

• помещений;
• светильников всех типов;
• электроприборов.

Читаем схемы и даем характеристику каждой такой схеме:

Данная электрическая схема рис.1 может представлять из себя допустим схему подключения потолочной люстры. Две первичных обмотки двух понижающих трансформаторов подключены через выключатель света, — к внешнему источнику напряжения. Ко вторичным обмоткам трансформаторов подключена нагрузка, состоящая из шести ламп. Вторичные обмотки трансформаторов выдают на выходе 12 В, соответственно, питание таких ламп расчитано также на 12 вольт. Включение и отключение осуществляется для всех шести ламп. Все лампы подключены параллельно.

Смотрим следующую схему.

Две лампочки соединены в схеме параллельно, — через переменный резистор с плавной регулировкой тока и далее, через выключатель. Источником электрической энергии для данной схемы могут быть:

Две величины, по напряжению и силе тока, будут принимать свое значение в зависимости от положения скользящего контакта переменного резистора. В качестве измерительного прибора «Вольтметр», соединенного в схеме параллельно, для измерения напряжения можно воспользоваться измерительным прибором «Мультиметр» — с выставленной позицией измерения постоянного напряжения .

Электрическая схема рис.3 состоит из:

Такая электрическая схема может к примеру соответствовать:

• схеме электрического светодиодного фонарика на аккумуляторах;
• схеме какого-либо новогоднего украшения .

Аноды диодов, в схеме соединяются с положительным потенциалом источника питания, катоды — с отрицательным. Соединение светодиодных лампочек в схеме — параллельное.

Далее, к примеру такая схема.

рис.4

Схема из себя представляет разветвленную цепь с двумя узловыми точками, от которых отходят ответвления. Все три потребителя электрической энергии соединены в схеме — параллельно. Для подобной схемы вступает в силу первый закон Кирхгофа , где сумма токов приходящих к узловой точке, равна сумме токов, уходящих от узловой точки. Данная схема, — типична для той же самой люстры с подключением лампочек.

Лампочки соединенные последовательно

Последовательное соединение лампочек должно быть также всем нам хорошо известно потому, что почти каждый из нас сталкивался в своей жизни с неисправностями новогодних гирлянд.

По данным схемам в общем то все понятно. Из школьной учебной программы по физике известно, что количество лампочек состоящих в схеме, должно соответствовать их потребляемой нагрузке. То-есть, допустим если нужно подключить лампочки на 12 В к внешнему источнику переменного напряжения — 220В и чтобы узнать необходимое количество лампочек, нам нужно 22012, получаем число = 18,3. Принимаем наибольшее значение, в ответе получаем 19 лампочек.

В схеме рис.7 выписаны формулы, дающие следующее пояснение:

Из всего сказанного, можно добавить следующее:

При последовательном соединении лампочек в случае неисправности новогодней гирлянды, нам нужно проверять отдельные участки для каждой лампочки и определять — какая лампочка вышла из строя;

При параллельном соединении лампочек, не функционирование одной лампочки состоящей в схеме, не влечет за собой разрыв в общей схеме соединений лампочек;

Перегоревшая лампочка в новогодней гирлянде, влечет за собой дополнительную нагрузку увеличенное значение силы тока — для всех остальных ламп, состоящих в электрической схеме гирлянды для параллельного соединения.

Источник: zapiski-elektrika.ru

Параллельное подключение лампочек

Перед человеком, слабо разбирающимся в электричестве, возникают проблемы подключения нескольких лампочек. Когда проводка уже сделана, вся работа заключается в замене перегоревших ламп. Но бывают ситуации, когда нужно добавить еще одну или более лампочек к существующей системе. Здесь уже понадобятся элементарные знания электротехники и умение составить схему подключения.

Параллельное подключение светильников к проводам питания

В моду вошли точечные светильники, в результате количество источников света в домах и квартирах значительно увеличилось, а освещению стали уделять особое внимание. На фото выше изображены светильники для подвесного потолка с параллельным соединением. Через клеммные колодки лампы подключаются к фазному (L) и нулевому (N) проводам.

На первый взгляд здесь нет ничего сложного, но для длительной и надежной работы все должно быть сделано по правилам, которые нужно знать.

Схема подключений

Для создания подключений лампочек, прежде всего, надо изобразить упрощенную электрическую схему соединений и подключения к питанию. Она составляется по определенным правилам:

• проводники графически обозначаются прямыми неразрывными линиями;
• соединения обозначаются точками (если их больше двух), если точки нет, значит, провода пересекаются;
• электрическая арматура и проводка на плане изображаются по ГОСТ 21.614 и ГОСТ 21.608.

Параллельное и последовательное соединение

Для того чтобы зажечь самую простую лампу накаливания, нужно подключить ее контакты на фазу (L) и ноль (N). Два провода к ней подходят из распределительной коробки или из розетки. Параллельная схема предусматривает подключение нескольких лампочек на общие фазный и нулевой провода (рис. а ниже). Здесь параллельно подключены три лампы накаливания. Для удобства в схеме установлен выключатель. Принципиальная схема (рис. б) изображает соединения нагляднее.

Схема параллельного соединения лампочек

Достоинством параллельного соединения является возможность подключения потребителей электроэнергии к напряжению сети. К лампам на рис. выше можно добавить еще несколько, но ток при этом увеличится, а напряжение останется прежним.

Сила тока (I) в питающих проводах равна сумме сил токов всех участков (I₁, I₂, I₃), подключенных параллельно (рис. б выше):

Мощность цепи (Р) находится как сумма мощностей всех участков (Р₁, Р₂, Р₃):

Сопротивление (R) для трех нагрузок определяется из выражения:

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.

Видео про подключения

Про особенности параллельного и последовательного подключения рассказывает видео ниже.

Таким образом, для того чтобы правильно подключить лампочки в доме или квартире, надо сделать следующее:

• начертить принципиальную электрическую схему системы освещения;
• выполнить расчет проводки;
• подобрать электрооборудование, арматуру и светильники;
• правильно выполнить монтаж лампочек.

Источник: elquanta.ru

Параллельное подключение лампочек

Хлопот с заменой светильника в уже функционирующей проводке не существует. Но для рядового потребителя трудности возникают при дополнении действующей системы новыми лампами. В этом случае выходом будет параллельное подключение лампочек в соответствии с правилами производства электротехнических работ.

Особенности двух вариантов подключения

Принцип подсоединения любой лампы подразумевает подключение к фазе одного из контактов, а другого – к нулю при соблюдении требования о параметрах напряжения в 220В.

Параллельный метод означает, что надо предусмотреть непременное подсоединение контактов именно таким способом. Это создает условия для прохождения через лампочку тока с показателями, зависящими от мощности источника света. Удобство подобного приема заключается в возможности со временем добавлять элементы в осветительную систему без опасности нанесения вреда уже работающим лампам.

Разделение напряжения в зависимости от мощности характерно для последовательного подсоединения. Элементы с более низкими показателями по данному параметру перегорают значительно быстрее, чем лампочки с высокой мощностью.

Заложенная конструктивная долговечность люминесцентных и светодиодных моделей делает абсолютно нецелесообразным их последовательное подключение.

Несколько примеров

Подключение контактов на N – ноль и фазу L необходимо для любой лампочки. Для этого пара проводов из розетки или коробки подходит к прибору. Способ параллельного подсоединения предусматривает образование схемы с несколькими источниками на общем нулевом и фазном проводе. Принципиальная схема с выключателем и тремя лампами накаливания представлена ниже.

Преимущество такой конструкции – подсоединение к сети нескольких потребителей без изменения параметров напряжения.

Параллельно соединенные лампочки

При таком способе обычно используется шлейфовое и лучевое подключение:

1. Первый метод – это применение для каждого из источников света отдельного кабеля с тремя или двумя жилами.
2. Во втором случае от щитка до первого элемента и дальше выполняется подсоединение «нейтрали» и «фазы». Исключение делается только для последнего прибора, который соединяется парой кабелей.

Более надежной считается лучевая схема. Но стоит учитывать потребность в значительном количестве кабеля и скопление проводов в одной точке. Особенность шлейфового варианта состоит в прекращении работы всех светильников в случае неполадок на каком-либо участке.

Сохранение работоспособности всех элементов при поломке одного источника света – главное достоинство параллельного лучевого соединения.

Особенности последовательного способа подсоединения

Используется в быту не очень часто по причине эксплуатационной специфики электроприборов, получающих питание от сети 220В.

Для данной методики характерно отсутствие разветвлений с подключением резисторов, при котором образуется неразрывная цепь. Суммарный показатель напряжения на всех имеющихся в подобной цепи элементах равен общему напряжению, которое приложено к электроцепи.

Самый элементарный пример – таким способом можно соединить для номинального напряжения 220В 22 осветительных низковольтных прибора с потреблением каждого из них 10В.

«Гирляндный» вариант, так обычно именуют подобную схему, при обрыве на одном участке приводит к полному отключению всей цепи.

Схемы возможного подключения и типы ламп

В отличие от процесса подсоединения обычных ламп накаливания работа с люминесцентными и галогенными источниками света имеет некоторые особенности, которые обязательно нужно знать и учитывать.

Безопасную эксплуатацию галогенных элементов позволит осуществить их запитывание пониженным напряжением. Само подключение светильников с применением клеммных колодок выполняется способом параллельного подсоединения к обмотке вторичного типа в 12В.

На компактный электронный трансформатор подается рабочее напряжение, а галогенки с относительно небольшой вольтностью после параллельного подключения устанавливаются в любом месте, в том числе и подвесных потолках.

Предлагаем ознакомиться с блок-схемой, в состав которой входят два трансформатора. Распределительная коробка подает на них стандартное напряжение. Коричневый цвет имеет фазный провод, а синий – нулевой. В разрыве расположен выключатель.

Стандартные устройства пускорегулирующей категории необходимы для устранения «эффекта мерцания» в люминесцентных лампах.

Происходящее благодаря такому способу снижение общей пульсации потока света достигается применением варианта параллельного подключения к сети с переменным напряжением нескольких светильников.

Примером может быть схема с прибором, имеющим расщепленную фазу. Параллельное подключение к сети переменного напряжения имеет две лампочки. Для каждой из них характерно наличие индуктивного балласта L1 и L2. Присоединение к о второму элементу дополнительного балластного конденсатора Сб приводит к образованию сдвига фазного тока на 600.

Происходит значительное уменьшение суммарной пульсации, а комбинация отстающей и опережающей схем позволяет добиться совпадения по фазе тока внешней цепи с напряжением. Таким образом улучшаются показатели коэффициента мощности.

Правильно в квартире или доме сделать подключение лампочек можно, если строго выполнить следующие рекомендации:

• начать с тщательного составления чертежа электросхемы будущей системы освещения;
• особое внимание уделить расчету необходимой для этого проводки;
• подобрать оптимальные для вашего объекта электрическое оборудование, арматуру и подходящие модификации светильников.

И наиболее ответственный момент – аккуратный и правильный монтаж лампочек.

Источник: jelektro.ru