V praksi ni nenavadno, da najdemo problem iskanja upora prevodnikov in uporov za različne načine povezovanja. Članek obravnava, kako se izračuna upor, ko so vodniki povezani vzporedno, in nekatere druge tehnične težave.
Upornost prevodnika
Vsi vodniki imajo zmožnost preprečevanja pretoka električnega toka, običajno se imenuje električni upor R, meri se v ohmih. To je osnovna lastnost prevodnih materialov.
Upornost se uporablja za izvajanje električnih izračunov - ρ Ohm·m/mm2. Vse kovine so dobri prevodniki, najbolj razširjena sta baker in aluminij, veliko redkeje se uporablja železo. Najboljši prevodnik je srebro, uporablja se v električni in elektronski industriji. Široko se uporabljajo zlitine z visoko odpornostjo.
Pri izračunu upora se uporablja formula, znana iz šolskega tečaja fizike:
R=ρ · l/S, S – površina preseka; l – dolžina.
Če vzamemo dva vodnika, potem je njihov upor privzporedna povezava bo postala manjša zaradi povečanja skupnega preseka.
Gostota toka in ogrevanje prevodnika
Za praktične izračune načinov delovanja prevodnikov se uporablja koncept gostote toka - δ A/mm2, izračuna se po formuli:
δ=I/S, I – tok, S – odsek.
Tok, ki teče skozi prevodnik, ga segreje. Večji kot je δ, bolj se vodnik segreje. Za žice in kable so bile razvite norme dovoljene gostote, ki so podane v PUE (Pravila za gradnjo električnih instalacij). Za vodnike grelnih naprav obstajajo trenutni standardi gostote.
Če je gostota δ večja od dovoljene, se lahko vodnik uniči, na primer, ko se kabel pregreje, se uniči njegova izolacija.
Pravila urejajo izračun vodnikov za ogrevanje.
Načini povezovanja vodnikov
Vsak prevodnik je veliko bolj priročno prikazati na diagramih kot električni upor R, potem jih je enostavno brati in analizirati. Obstajajo samo trije načini za povezavo uporov. Prvi način je najlažji - serijska povezava.
Na fotografiji je razvidno, da je impedanca: R=R1 + R2 + R3.
Drugi način je bolj zapleten - vzporedna povezava. Izračun upora pri vzporedni povezavi se izvaja po stopnjah. Izračuna se skupna prevodnost G=1/R in nato vsotaupor R=1/G.
To lahko storite drugače, najprej izračunajte skupni upor, ko sta upora R1 in R2 povezana vzporedno, nato ponovite operacijo in poiščite R.
Tretja metoda povezave je najbolj zapletena - mešana povezava, torej so prisotne vse obravnavane možnosti. Diagram je prikazan na fotografiji.
Za izračun tega vezja ga je treba poenostaviti, če želite to narediti, zamenjajte upora R2 in R3 z enim R2, 3. Izkazalo se je preprosto vezje.
Zdaj lahko izračunate upor v vzporedni povezavi, katerega formula je:
R2, 3, 4=R2, 3 R4/(R2, 3 + R4).
Vezje postane še enostavnejše, še vedno vsebuje zaporedno povezane upore. V bolj zapletenih situacijah se uporablja enak način pretvorbe.
Vrste dirigentov
V elektronski tehniki, pri proizvodnji tiskanih vezij, so vodniki tanki trakovi bakrene folije. Zaradi kratke dolžine je njihov upor zanemarljiv, v mnogih primerih pa ga je mogoče zanemariti. Pri teh vodnikih se upor pri vzporedni povezavi zmanjša zaradi povečanja preseka.
Velik del vodnikov predstavljajo žice za navijanje. Na voljo so v različnih premerih - od 0,02 do 5,6 mm. Za močne transformatorje in elektromotorje se proizvajajo pravokotne bakrene palice.odsekov. Včasih se med popravili žica velikega premera zamenja z več manjšimi vzporedno povezanimi.
Poseben del vodnikov so žice in kabli, industrija ponuja najširšo izbiro razredov za različne potrebe. Pogosto morate en kabel zamenjati z več manjšimi deli. Razlogi za to so zelo različni, na primer kabel s prečnim prerezom 240 mm2 je zelo težko položiti po trasi z ostrimi ovinki. Zamenja se z 2x120mm2, in problem rešen.
Izračun žic za ogrevanje
Prevodnik se segreje s tekočim tokom, če njegova temperatura preseže dovoljeno vrednost, se izolacija uniči. PUE predvideva izračun prevodnikov za ogrevanje, začetni podatki zanj so trenutna moč in okoljski pogoji, v katerih je vodnik položen. Glede na te podatke je priporočeni prerez vodnika (žica ali kabel) izbran iz tabel v PUE.
V praksi obstajajo situacije, ko se obremenitev obstoječega kabla močno poveča. Obstajata dva izhoda - zamenjati kabel z drugim, je lahko drag, ali pa položiti drugega vzporedno z njim, da bi razbremenili glavni kabel. V tem primeru se upor prevodnika pri vzporedni povezavi zmanjša, zato se zmanjša proizvodnja toplote.
Za pravilno izbiro preseka drugega kabla uporabite tabele PUE, pomembno je, da se ne zmotite z definicijo njegovega delovnega toka. V tem primeru bo hlajenje kablov še boljše kot pri enem. Priporočljivo je izračunatiodpornost, ko sta dva kabla povezana vzporedno, da se natančneje določi njihovo odvajanje toplote.
Izračun vodnikov za izgubo napetosti
Ko se porabnik Rn nahaja na veliki razdalji L od vira energije U1, pride do precej velikega padca napetosti na linijskih žicah. Porabnik Rn prejme napetost U2 veliko nižjo od začetne U1. V praksi različna električna oprema, ki je vzporedno priključena na vod, deluje kot obremenitev.
Za rešitev težave se upor izračuna, ko je vsa oprema povezana vzporedno, tako da se najde upor obremenitve Rn. Nato določite upor linijskih žic.
Rl=ρ 2L/S,
Tukaj je S presek omrežne žice, mm2.
Naprej se določi linijski tok: I=U1/(Rl + Rn). Zdaj, ko poznamo tok, določimo padec napetosti na žicah linije: U=I Rl. Bolj priročno ga je najti kot odstotek U1.
U%=(I Rl/U1) 100%
Priporočena vrednost U% - ne več kot 15%. Zgornji izračuni veljajo za vse vrste toka.
