Способы соединения потребителей электроэнергии.

1. Последовательное соединение

При последовательном соединении во всей цепи (и в источнике в том числе) ток одинаковый

Iобщ = I1 = I2 = I3 = Iист;

Общее сопротивление цепи складывается из сопротивлений каждого потребителя

Rобщ = R₁+ R₂ +R₃;

Общее напряжение складывается из падений напряжений на каждом потребителе

Uобщ = U₁ + U₂ + U₃;

Следствия:

1) При подключении потребителей последовательно общее сопротивление цепи увеличится, а общий ток уменьшится (Iобщ = Uобщ/Rобщ);

2) При последовательном соединении, наибольшее падение напряжения и выделение тепловой энергии будет на потребителе наименьшей мощности, т.е. с наибольшем сопротивлением.

Прим. Так как подключение или отключение потребителей при последовательном соединении будет влиять на работу остальных потребителей, такое соединение применяется редко (гирлянда, тяговые двигатели на некоторых локомотивах) – для уменьшения напряжения на каждом потребителе.

Параллельное соединение.При параллельном соединении каждый потребитель подключается на одинаковое напряжение (часто говорят, что напряжение подается на потребитель)

Uобщ = U1 = U2 = U3;

Общий ток в цепи складывается из токов через каждый потребитель;

Iобщ= I1 + I2 + I3; (по 1-му закону Кирхгофа)

В такой схеме складываются не сопротивления потребителей, а их проводимости

G_общ = G₁ + G₂ + G₃; т.е. 1/Rобщ = 1/R₁+ 1/R₂ +1/R₃;

Следствия:

1) общее сопротивление цепи при параллельном соединении будет всегда меньше самого наименьшего сопротивления любой из ветви;

2) при увеличении числа потребителей включенных параллельно, общее сопротивление цепи уменьшается, а общий потребляемый ток увеличивается(увеличивается нагрузка цепи);

3) больший ток пойдет по цепи с меньшим сопротивлением;

4) если при параллельном соединении сопротивление потребителей одинаково, то общее сопротивление R_общ можно определять по формуле:

R - сопротивление одного потребителя

R_общ= ----

N - количество потребителей

Смешанное соединение (мостовая схема).Частным случаем смешанного соединения является мостовая схема.

Мостовая схема имеет четыре плеча A – C – B – D, каждое плечо моста включает в себя потребитель (на данной схеме – резисторы, но могут быть электродвигатели). Так же мост имеет две диагонали

А – С - питающая диагональ

В – D - измерительная диагональ.

При одинаковых параметрах потребителей (R1 = R2 = R3 =R4или, в схеме с двигателями – если они работают в одном режиме)падение напряжений на плечах моста будет равным, и потенциалы точек ВиD будут равны (φв = φD ). Тогда напряжение на гальванометре равно нулю, т.е. ток через измерительную диагональ не идет. Такой мост называется уравновешенным.

Равновесие моста имеет место не только при равенстве параметров всех потребителей, но и при условии R1 /R4= R2 /R3.При изменении сопротивления любого плеча (один из двигателей выходит из общего режима работы) равновесие моста нарушается, на измерительной диагонали появляется напряжение и ток. Поэтому такая схема используется, в частности, для срабатывания реле боксования в электровозах, тепловозах, секциях электропоездов.

Способы соединения источников тока. 1. Последовательное соединение. В данной схеме «плюс» одного источника соединяется с «минусом» другого.

При этом ЭДС источников складываются Е0бщ = Е1 + Е2,поэтому данный способ используется для увеличения общего напряжения Uобщ = U1 + U2. Применяется тогда, когда напряжение для потребителя недостаточно, но один источник тока способен выдержать весь ток нагрузки.