U praksi nije neuobičajeno pronaći problem nalaženja otpora vodiča i otpornika za različite načine povezivanja. Članak govori o tome kako se izračunava otpor kada su vodiči spojeni paralelno i nekim drugim tehničkim problemima.
Otpor vodiča
Svi vodiči imaju sposobnost spriječiti protok električne struje, obično se naziva električni otpor R, mjeri se u omima. Ovo je osnovno svojstvo vodljivih materijala.
Opornost se koristi za provođenje električnih proračuna - ρ Ohm·m/mm2. Svi metali su dobri provodnici, bakar i aluminij se najviše koriste, a željezo se koristi mnogo rjeđe. Najbolji vodič je srebro, koristi se u električnoj i elektroničkoj industriji. Legure visoke otpornosti se široko koriste.
Pri izračunavanju otpora koristi se formula poznata iz školskog tečaja fizike:
R=ρ · l/S, S – površina presjeka; l – duljina.
Ako uzmemo dva vodiča, onda njihov otpor naparalelna veza će postati manja zbog povećanja ukupnog presjeka.
Gustoća struje i grijanje vodiča
Za praktične proračune načina rada vodiča koristi se koncept gustoće struje - δ A/mm2, izračunava se po formuli:
δ=I/S, I – struja, S – presjek.
Struja, prolazeći kroz vodič, zagrijava ga. Što je veći δ, to se vodič više zagrijava. Za žice i kabele razvijene su norme dopuštene gustoće koje su dane u PUE (Pravilima za izgradnju električnih instalacija). Za vodiče uređaja za grijanje postoje standardi gustoće struje.
Ako je gustoća δ veća od dopuštene, vodič može biti uništen, na primjer, kada se kabel pregrije, njegova izolacija je uništena.
Pravila reguliraju izračun vodiča za grijanje.
Načini spajanja vodiča
Bilo koji vodič mnogo je prikladnije prikazati na dijagramima kao električni otpor R, tada ih je lako čitati i analizirati. Postoje samo tri načina povezivanja otpora. Prvi način je najlakši - serijska veza.
Fotografija pokazuje da je impedancija: R=R1 + R2 + R3.
Drugi način je kompliciraniji - paralelno povezivanje. Proračun otpora u paralelnoj vezi provodi se u fazama. Izračunava se ukupna vodljivost G=1/R, a zatim ukupnaotpor R=1/G.
Možete to učiniti drugačije, prvo izračunajte ukupni otpor kada su otpornici R1 i R2 spojeni paralelno, zatim ponovite operaciju i pronađite R.
Treći način povezivanja je najsloženiji - mješovita veza, odnosno prisutne su sve razmatrane opcije. Dijagram je prikazan na fotografiji.
Da biste izračunali ovaj krug, trebalo bi ga pojednostaviti, da biste to učinili, zamijenite otpornike R2 i R3 s jednim R2, 3. Ispada jednostavan sklop.
Sada možete izračunati otpor u paralelnoj vezi, čija je formula:
R2, 3, 4=R2, 3 R4/(R2, 3 + R4).
Sklop postaje još jednostavniji, još uvijek sadrži serijski spojene otpornike. U složenijim situacijama koristi se ista metoda pretvorbe.
Vrste dirigenta
U elektroničkom inženjerstvu, u proizvodnji tiskanih ploča, vodiči su tanke trake od bakrene folije. Zbog kratke duljine njihov je otpor zanemariv, a u mnogim slučajevima se može zanemariti. Za ove vodiče otpor u paralelnom spoju se smanjuje zbog povećanja poprečnog presjeka.
Veliki dio vodiča predstavljen je žicama za namotavanje. Dostupni su u različitim promjerima - od 0,02 do 5,6 mm. Za snažne transformatore i elektromotore proizvode se pravokutne bakrene šipke.sekcije. Ponekad se tijekom popravka žica velikog promjera zamijeni s nekoliko manjih paralelno povezanih.
Poseban dio vodiča su žice i kabeli, industrija nudi najširi izbor razreda za razne potrebe. Često morate zamijeniti jedan kabel s nekoliko manjih dijelova. Razlozi za to su vrlo različiti, na primjer, kabel s poprečnim presjekom od 240 mm2 vrlo je teško položiti duž trase s oštrim zavojima. Zamijenjen je s 2x120mm2, i problem riješen.
Proračun žica za grijanje
Provodnik se zagrijava strujom koja teče, ako njegova temperatura prelazi dopuštenu vrijednost, izolacija se uništava. PUE predviđa izračun vodiča za grijanje, početni podaci za njega su trenutna snaga i okolišni uvjeti u kojima je vodič položen. Prema tim podacima, preporučeni presjek vodiča (žica ili kabel) odabire se iz tablica u PUE.
U praksi postoje situacije kada se opterećenje postojećeg kabela jako povećalo. Postoje dva izlaza - zamijeniti kabel drugim, to može biti skupo, ili položiti još jedan paralelno s njim kako bi se rasteretio glavni kabel. U ovom slučaju, otpor vodiča kada je spojen paralelno se smanjuje, stoga se smanjuje stvaranje topline.
Da biste pravilno odabrali presjek drugog kabela, koristite tablice PUE-a, važno je ne pogriješiti s definicijom njegove radne struje. U ovoj situaciji, hlađenje kabela će biti još bolje od onog jednog. Preporuča se izračunatiotpora kada su dva kabela spojena paralelno kako bi se točnije odredilo njihovo rasipanje topline.
Proračun vodiča za gubitak napona
Kada se potrošač Rn nalazi na velikoj udaljenosti L od izvora energije U1, dolazi do prilično velikog pada napona na linijskim žicama. Potrošač Rn prima napon U2 mnogo niži od početnog U1. U praksi, različita električna oprema spojena na liniju paralelno djeluje kao opterećenje.
Da bi se riješio problem, otpor se izračunava kada je sva oprema spojena paralelno, tako da se pronađe otpor opterećenja Rn. Zatim odredite otpor vodova.
Rl=ρ 2L/S,
Ovdje S je presjek žice linije, mm2.
Dalje se određuje struja linije: I=U1/(Rl + Rn). Sada, znajući struju, odredite pad napona na žicama linije: U=I Rl. Prikladnije ga je pronaći kao postotak U1.
U%=(I Rl/U1) 100%
Preporučena vrijednost U% - ne više od 15%. Gornji izračuni primjenjivi su za bilo koju vrstu struje.
