V praxi nie je nezvyčajné nájsť problém zisťovania odporu vodičov a rezistorov pre rôzne spôsoby pripojenia. Článok pojednáva o tom, ako sa vypočítava odpor, keď sú vodiče zapojené paralelne, a o niektorých ďalších technických problémoch.
Odpor vodiča
Všetky vodiče majú schopnosť zabrániť toku elektrického prúdu, bežne sa nazýva elektrický odpor R, meria sa v ohmoch. Toto je základná vlastnosť vodivých materiálov.
Odpor sa používa na vykonávanie elektrických výpočtov - ρ Ohm·m/mm2. Všetky kovy sú dobrými vodičmi, najviac sa používa meď a hliník a oveľa menej často sa používa železo. Najlepší vodič je striebro, používa sa v elektrotechnickom a elektronickom priemysle. Vysoko odolné zliatiny sú široko používané.
Pri výpočte odporu sa používa vzorec známy zo školského kurzu fyziky:
R=ρ · l/S, S – prierezová plocha; l – dĺžka.
Ak vezmeme dva vodiče, potom ich odpor priparalelné pripojenie sa zmenší kvôli zväčšeniu celkového prierezu.
Hustota prúdu a ohrev vodiča
Pre praktické výpočty prevádzkových režimov vodičov sa používa koncept prúdovej hustoty - δ A/mm2, vypočíta sa podľa vzorca:
δ=I/S, I – prúd, S – sekcia.
Prúd prechádzajúci vodičom ho ohrieva. Čím väčšie δ, tým viac sa vodič zahrieva. Pre drôty a káble boli vyvinuté normy prípustnej hustoty, ktoré sú uvedené v PUE (Pravidlá pre výstavbu elektrických inštalácií). Pre vodiče vykurovacích zariadení existujú aktuálne normy hustoty.
Ak je hustota δ vyššia ako povolená, vodič sa môže zničiť, napríklad pri prehriatí kábla sa zničí jeho izolácia.
Pravidlá upravujú výpočet vodičov na vykurovanie.
Spôsoby pripojenia vodičov
Akýkoľvek vodič je oveľa pohodlnejšie znázorniť na diagramoch ako elektrický odpor R, potom sa dajú ľahko prečítať a analyzovať. Existujú iba tri spôsoby pripojenia odporov. Prvý spôsob je najjednoduchší – sériové pripojenie.
Fotografia ukazuje, že impedancia je: R=R1 + R2 + R3.
Druhý spôsob je zložitejší – paralelné pripojenie. Výpočet odporu pri paralelnom zapojení sa vykonáva v etapách. Vypočíta sa celková vodivosť G=1/R a potom celková vodivosťodpor R=1/G.
Môžete to urobiť inak, najprv vypočítajte celkový odpor, keď sú rezistory R1 a R2 zapojené paralelne, potom operáciu zopakujte a nájdite R.
Tretia metóda pripojenia je najkomplexnejšia - zmiešané pripojenie, to znamená, že existujú všetky uvažované možnosti. Diagram je zobrazený na fotografii.
Na výpočet tohto obvodu by mal byť zjednodušený, ak to chcete urobiť, nahraďte odpory R2 a R3 jedným R2, 3. Vznikne jednoduchý obvod.
Teraz môžete vypočítať odpor v paralelnom zapojení, ktorého vzorec je:
R2, 3, 4=R2, 3 R4/(R2, 3 + R4).
Obvod sa stáva ešte jednoduchším, stále obsahuje sériovo zapojené odpory. V zložitejších situáciách sa používa rovnaká metóda prevodu.
Typy vodičov
V elektronike, pri výrobe dosiek plošných spojov, sú vodiče tenké pásiky medenej fólie. Ich odolnosť je vzhľadom na ich krátku dĺžku zanedbateľná a v mnohých prípadoch ju možno zanedbať. Pre tieto vodiče sa odpor v paralelnom zapojení znižuje v dôsledku zväčšenia prierezu.
Veľkú časť vodičov predstavujú vinuté drôty. Sú dostupné v rôznych priemeroch - od 0,02 do 5,6 mm. Pre výkonné transformátory a elektromotory sa vyrábajú obdĺžnikové medené tyče.oddielov. Niekedy sa pri opravách vodič s veľkým priemerom vymení za niekoľko menších paralelne zapojených.
Špeciálnou sekciou vodičov sú drôty a káble, priemysel poskytuje najširší výber akostí pre rôzne potreby. Často musíte jeden kábel nahradiť niekoľkými menšími časťami. Dôvody sú veľmi odlišné, napríklad kábel s prierezom 240 mm2 je veľmi ťažké položiť pozdĺž trasy s ostrými ohybmi. Nahradí sa 2x120 mm2, a problém je vyriešený.
Výpočet káblov na vykurovanie
Vodič sa ohrieva pretekajúcim prúdom, ak jeho teplota prekročí povolenú hodnotu, izolácia sa zničí. PUE zabezpečuje výpočet vodičov na vykurovanie, počiatočné údaje pre neho sú sila prúdu a podmienky prostredia, v ktorých je vodič položený. Podľa týchto údajov sa odporúčaný prierez vodiča (drôt alebo kábel) vyberie z tabuliek v PUE.
V praxi nastávajú situácie, keď sa zaťaženie existujúceho kábla výrazne zvýšilo. Existujú dva spôsoby - nahradiť kábel iným, môže to byť drahé, alebo položiť ďalší paralelne s ním, aby sa odľahčil hlavný kábel. V tomto prípade sa odpor vodiča pri paralelnom zapojení znižuje, čím sa znižuje tvorba tepla.
Ak chcete správne vybrať prierez druhého kábla, použite tabuľky PUE, je dôležité, aby ste sa nepomýlili s definíciou jeho prevádzkového prúdu. V tejto situácii bude chladenie káblov ešte lepšie ako u jedného. Odporúča sa vypočítaťodpor, keď sú dva káble zapojené paralelne, aby sa presnejšie určil ich odvod tepla.
Výpočet vodičov pre stratu napätia
Keď sa spotrebiteľ Rn nachádza vo veľkej vzdialenosti L od zdroja energie U1, dochádza k pomerne veľkému poklesu napätia na linkových drôtoch. Spotrebiteľ Rn prijíma napätie U2 oveľa nižšie ako počiatočné U1. V praxi rôzne elektrické zariadenia pripojené k linke paralelne fungujú ako záťaž.
Na vyriešenie problému sa odpor vypočíta, keď sú všetky zariadenia zapojené paralelne, takže sa zistí odpor záťaže Rn. Ďalej určite odpor vodičov vedenia.
Rl=ρ 2L/S,
Tu S je časť vedenia, mm2.
Ďalej sa určí prúd vo vedení: I=U1/(Rl + Rn). Teraz, keď poznáte prúd, určite úbytok napätia na vodičoch vedenia: U=I Rl. Je pohodlnejšie nájsť ho ako percento U1.
U%=(I Rl/U1) 100 %
Odporúčaná hodnota U % – nie viac ako 15 %. Vyššie uvedené výpočty sú použiteľné pre akýkoľvek druh prúdu.
