Какой способ соединения источников позволяет увеличить напряжение

Какой способ соединения источников позволяет увеличить напряжение

Те мастера, которые еще только начали работать с электроникой, часто сталкиваются с нехваткой мощности питающих источников либо недостающей величины напряжения. Решить этот вопрос можно путем соединения нескольких источников используя параллельный или последовательный методы. Соединенные промеж собой таким образом источники формируют нечто вроде батареи, рассматриваемой в цепи как одно целое.

Последовательный метод применяют, чтобы повысить результатирующее напряжение, а параллельный — общий расходуемый ток.

Особенности последовательного соединения.

В таком случае величины будут складываться. Как известно, любой питающий источник обладает собственными параметрами, которые получится сдвинуть к статическим и целиком характеризующим его свойства. Таковые способны изменяться от изделия к изделию либо с течением времени совершенно случайно, так как связаны со множеством факторов на каждом из этапов технологического производственного процесса.

Двух идентичных энергоисточников не существует, как и любых электрокомпонентов в принципе. Для ограничения разброса компоненты группируют по номиналу и классу точности.

В связи с этим в последовательном методе длительной функционирования энергоисточников вычисляется худшим в цепи. При потере емкости начинается увеличение внутреннего сопротивления, ограничивающего расходуемый нагрузкой ток.

В случае с параллельным все гораздо трудней.

Параллельный метод.

Способ чреват возникновением разнообразных сложностей, если не были приняты соответствующие меры. Подобное объясняется обладанием источников одновременно несколькими определяющими показателями в виде напряжения и внутреннего сопротивления. Каждый из них уникален и практически не повторяется даже в рамках партии.

Параллельная стыковка пары источников питания, имеющим одинаковое внутреннее сопротивление и отличное выходное напряжение образуют ток перетекания, который останется при отключенной нагрузке до момента уравнивания напряжения на энергоисточниках. Разряд лучшего элемента до худшего означает утрату их общей емкости. Из-за этого такой способ не рекомендуется.

Последовательное и параллельное соединение источников питания

Источник питания — это специальное устройство, которое может генерировать ЭДС. К источникам питания постоянного тока можно отнести аккумуляторы, батарейки, различные генераторы постоянного тока (лабораторный блок питания), элементы Пельтье и тд. То есть это все те устройства, которые создают ЭДС.

Источник питания на примере гидравлики

Давайте рассмотрим водобашню, в которой есть автоматическая подача воды. То есть сколько бы мы не потребляли воды из башни, ее уровень воды будет неизменным.

Схематически это будет выглядеть вот так:

Башню с автоматической подачей воды можно считать источником питания. В химических же источниках питания происходит разряд, что ведет к тому, что уровень напряжения понижается при длительной работе. А что такое напряжение по аналогии с гидравликой? Это тот же самый уровень воды)

Давайте отпилим у водобашни верхнюю часть для наглядности. У нас получится цилиндр, который заполнен водой. Возьмем за точку отсчета уровень земли. Пусть он у нас будет равняться нулю.

Теперь вопрос на засыпку. В каком случае давление на дно будет больше? Когда в башне немного воды

либо когда башня полностью залита водой так, что даже вода выходит за ее края

Разумеется, когда башня наполнена только наполовину водой, на дне башни давление меньше, чем тогда, когда в башне воды под завязку.

Думаю, не надо объяснять, что если в башне вообще нет воды, то никакого давления на дне башни не будет.

По тому же самому принципу работает батарейка или аккумулятор

На электрических схемах ее обозначение выглядит примерно вот так:

Также, чтобы получить необходимое напряжение, одноэлементные источники питания соединяют последовательно. На схеме это выглядит вот так:

Любой аккумулятор или источник постоянного тока имеет два полюса: «плюс» и «минус». Минус — это уровень земли, как в нашем примере с водобашней, а плюс — это напряжение, по аналогии с гидравликой это и будет тот самый уровень воды.

Последовательное соединение источников питания

Теперь давайте представим вот такую ситуацию. Что будет, если в нашей обрезанной водобашне полной воды добавим еще одну такую же сверху полную воды? Схематически это будет выглядеть примерно вот так:

Как вы думаете, уменьшится давление на землю, или увеличится? Понятное дело, что увеличится! Да еще и ровно в два раза! Почему так произошло? Уровень воды стал выше, следовательно, давление на дно увеличилось.

Если «минус» одной батарейки соединить с «плюсом» другой батарейки, то их общее напряжение суммируется.

Полностью заряженная батарейка будет выглядеть как башня, полностью залитая водой с учетом того, что работает насос автоматической подачи воды. По аналогии, насос — это ЭДС.

Наполовину разряженная батарейка будет уже выглядеть примерно вот так:

Можно сказать, насос уже не справляется.

Батарейка посаженная в «ноль» будет выглядеть вот так:

Насос автоматической подачи воды сломался.

Естественно, что если вы соедините полностью заряженную и наполовину дохлую батарейку последовательно, то их общее напряжение будет выглядеть примерно вот так:

Давайте все это продемонстрируем на практике. Итак, у нас есть 2 литий-ионных аккумулятора. Я их пометил цифрами 1 и 2. С плюса каждого аккумулятора я вывел красный провод, а с минуса — черный.

Давайте замеряем напряжение аккумулятора под №1 с помощью мультиметра. Как это сделать, я еще писал в статье Как измерить ток и напряжение мультиметром.

На первом аккумуляторе у нас напряжение 3,66 Вольт. Это типичное значение литий-ионного аккумулятора.

Таким же способом замеряем напряжение на аккумуляторе №2

О, как совпало). Те же самые 3,66 Вольт.

Для того, чтобы соединить последовательно эти аккумуляторы, нам надо сделать что-то подобное:

Также как и в башнях, нам надо соединить основание одной башни с верхушкой другой башни. В источниках питания, типа аккумуляторов или батареек, нам надо соединить минус одной батарейки с плюсом другой. Так мы и сделаем. Соединяем плюс одной батарейки с минусом другой и получаем… сумму напряжений каждой батарейки! Как вы помните, на первой батарейке у нас было напряжение 3,66 В, на второй тоже 3,66 В. 3,66+3,6=7,32 В.

Мультиметр показывает 7,33 В. 0,01В спишем на погрешность измерений.

Это свойство прокатывает не только с двумя аккумуляторами, но также с их бесконечным множеством. Думаю, не стоит говорить, что если выставить в ряд штук 100 таких аккумуляторов, соединить последовательно и коснуться крайних полюсов голыми руками, то все это может завершиться даже летальным исходом.

Параллельное соединение источников питания

Но что будет, если источники питания соединить параллельно? Давайте же рассмотрим это с точки зрения той же самой гидравлики. Имеем те же самые башни, в которых воды до самых краев:

Нет, здесь мы не будет извращаться. Мы просто соединим наши башни у самого основания трубой:

Давление на дно у каждой башни изменится? Думаю, нет. Оно останется таким же, как в одной из башен. А что поменялось? Поменялся просто объем воды. Ее стало в 2 раза больше.

Но вы можете сказать, что в первом случае у нас тоже воды стало в 2 раза больше!

Да, все оно так, но здесь важное значение имеет именно то, что давление на дно башни изменилось и стало также в два раза больше. Если сделать врезку одинакового диаметра прямо у подножия водобашни, то в случае, когда водобашни стоят одна на другой сила потока воды будет в два раза быстрее, чем если бы мы делали точно такую же врезку на картинке, где мы соединяли водобашни трубой. Более подробно эту мысль я еще озвучивал в статье про Закон Ома.

Если всю эту мысль спроецировать на наши источники питания, то получается, что при последовательном соединении у нас суммировалась напряжение, а при параллельном должна суммироваться сила тока. Но это не значит, что нагрузка, которая кушала, к примеру, 1 Ампер, после того, как мы ее цепанем к двум параллельным источникам питания, будет кушать 2 Ампера. При параллельном соединении у нас напряжение остается таким же, а вот емкость батарей увеличивается. Но нагрузка все равно будет кушать тот же самый 1 Ампер, иначе бы все это противоречило закону Ома.

Настало время все это рассмотреть на реальном примере. Итак, замеры мы уже делали. Осталось соединить два источника питания параллельно, в нашем случае это аккумуляторы li-ion:

Как вы видите, напряжение не изменилось.

При параллельном соединении источников питания должно соблюдаться условие, что на них должно быть одинаковое напряжение.

Вот сами подумайте, что может произойти, если одна из башен будет пустая?

Думаю, нетрудно догадаться, что вода из одной башни будет перетекать в другую башню, пока их уровень не выровняется (закон сообщающихся сосудов), если у одной башни сломался насос и она пустая.

То же самое и с источниками питания. Нельзя соединять источники питания разных напряжений параллельно. Это чревато тем, что вы убьете здоровые аккумуляторы, а дохлые так и останутся дохлыми или чуток зарядятся. Если разница между напряжениями аккумулятора большая, то в такой цепи может течь бешеная сила тока, которая вызовет нагрев и даже возгорание аккумуляторов.

Нельзя соединять источники питания разных напряжений параллельно

Последовательно-параллельное соединение источников питания

А кто вам мешает соединять аккумуляторы или батарейки сразу и последовательно и параллельно? Но разве так можно? Можно). На примере с водобашнями это может выглядеть вот так:

Здесь мы видим две башни, каждая из которых состоит их двух башенок, и эти две большие башни соединены с помощью трубы.

Очень часто последовательно-параллельное соединение используется в электротранспорте. Недавно я делал батарею для своего электровелосипеда из li-ion аккумуляторов 18650. Для моего электробайка требовалось напряжение в 36 Вольт. Итак, теперь включаем логику. Один аккумулятор выдает 3,6 Вольт. Чтобы получить 36 Вольт, мне надо соединить 10 аккумуляторов последовательно.

Чтобы было проще для понимания, я их нарисую не по ГОСТу:

Ура! Я получил 36 Вольт для своего электровелосипеда. Но вот проблема в том, что один такой аккумулятор может отдать в нагрузку силу тока 2800 миллиАмпер в течение 1 часа или 2,8 Ампер в течение 1 часа. Такой параметр указывается на аккумуляторах как mAh. Об этом я подробно писал в этой статье «Как измерить ток и напряжение мультиметром«.

То, что я все аккумуляторы соединил последовательно, не означает, что их емкость возросла в 10 раз. В 10 раз возросло только напряжение, так как я их соединил последовательно. То есть общая сумма получилась 36 Вольт и все те же самые 2800 mAh как и у одного аккумулятора.

Поэтому, чтобы увеличить емкость, я должен в параллель этой ветви соединить точно такую же ветвь из аккумуляторов, иначе мой электровелосипед не проедет и пару тройку километров. Я ведь хочу кататься весь день!

Сказано — сделано. Цепляем еще одну ветвь в 36 Вольт. Вы ведь не забыли правило, что при параллельном соединении у нас напряжение должно быть одинаково? В результате мы получаем что-то типа этого:

Итого, мы получили те же самые пресловутые 36 Вольт, но вот емкость увеличилась в два раза. 2800 mAh +2800 mAh = 5600 mAh. Ну вот, с такой батареей можно проехать уже чуть дальше. Но мне этого тоже показалось мало, поэтому я добавил еще 2 ветви. В результате моя самопальная батарея для электровелосипеда схематически, по идее, должна выглядеть вот так:

Пару слов о BMS (Battery Management System)

Дело в том, что для того, чтобы управлять зарядом, предохранять от короткого замыкания и управлять силой выдаваемого тока к такой батарее надо приделать плату BMS (Battery Managment System). Самые простые выглядят вот так:

Чуть получше и дороже:

10S 36V на BMS говорит нам о том, что эта BMS рассчитана для 10 аккумуляторов, включенных последовательно. Если на каждом аккумуляторе будет по 3,6 В, следовательно, 10х3,6=36 Вольт что и написано на самой BMS.

Discharge current — ток разрядки, то есть максимальный выдаваемый ток

Charge current — ток зарядки, то есть максимальный ток заряда

Внутри такой платы имеется все, чтобы полностью управлять состоянием батареи.

Схемы подключения таких BMS выглядят примерно вот так:

Как вы видите, у нас BMS вроде как должна заряжать только 10 банок в ряд. Но в нашей самопальной батарее их 40. Что же делать? Почему бы вместо одной банки не поставить в параллель 4 банки и не обмануть BMS?

Получается, схема с BMS 10s4p под плату с BMS будет выглядеть вот так:

В сообществе электронщиков и самоделкиных такая батарея называется 10S4P. Расшифровывается очень просто:

S — serial — с англ. — последовательный.

P — parallel — параллельный.

В нашем случае 10 аккумуляторов последовательно и 4 в параллель — 10S4P. Все до боли просто)

А вот выглядит моя самопальная батарея для электровелосипеда пока что без модуля BMS.

Какой способ соединения источников позволяет увеличить напряжение?

К химическим источникам питания относятся источники эдс, в которых энергия протекающих химических реакций преобразуется в электрическую энергию. К химическим источникам относятся гальванические элементы, аккумуляторы и «батарейки» и пр.

Необходимость соединения элементов питания возникает в том случае, когда требуемое напряжение и ток потребителя превышают соответствующие значения источника питания.

Важным условием соединения химических источников питания в единую цепь, является равенство их эдс и внутреннего сопротивления.

Существует три способа подключения химических источников питания:

• • последовательно;
  • параллельно;
  • смешанно.

  Соединенные между собой любым способом источники питания образуют так называемую батарею, рассматриваемую в цепи как единое целое.

  Последовательное соединение источников питания

  При последовательном подключении химических источников питания отрицательный полюс одного источника соединяется с положительным полюсом следующего источника и т.д. Положительный и отрицательный полюсы последнего и первого источника батареи подключаются к нагрузке внешней цепи (рисунок 1).

  Рис. 1. Последовательное соединение источников питания

  Общая эдс батареи при последовательном соединении химических источников питания равна сумме эдс всех входящих в нее элементов

  

  Если учесть, что эдс всех источников одинаковая, предыдущее выражение может быть записано в виде

  

  где E_i – эдс каждого источника питания в батарее.

  При последовательном соединении внутренне сопротивление полученной батареи будет равно сумме сопротивлений каждого источника питания

  

  

  где R_i – внутреннее сопротивление каждого источника питания в батарее.

  При последовательном соединении источников питания, емкость батареи будет равна емкости каждого из источников питания.

  Последовательное соединение химических источников питания применяется в том случае, когда ток нагрузки не превышает номинальный ток одного элемента, а напряжение – больше эдс одного источника.

  Параллельное соединение источников питания

  При параллельном соединении положительные полюсы источников питания соединяются в один общий узел, а отрицательные – в другой узел (рисунок 2).

  Рис. 2. Параллельное соединение источников питания

  При данном способе соединения эдс батареи равна эдс одного любого источника, включенного в ее состав

  

  где E_i – эдс каждого источника питания в батарее.

  Внутреннее сопротивлении батареи уменьшается во столько раз, сколько источников входит в ее состав, и вычисляется по формуле

  

  где R_i – внутреннее сопротивление каждого источника питания в батарее.

  Параллельное соединение химических источников питания применяется в том случае, когда напряжение потребителя равно напряжению одного источника питания, а сила тока потребителя (нагрузки) значительно превосходит разрядный ток источника.

  Смешанное соединение источников питания

  При смешанном соединении элементы объединяются в группы последовательно соединенных элементов с равным числом источников питания. Положительные контакты каждой группы источников питания соединяются в один общий узел, а отрицательные – в другой узел (рисунок 3).

  Рис. 3. Смешанное соединение источников питания

  Смешанное соединение применяется тогда, когда необходимо обеспечить нагрузку напряжением и током, большим чем у входящих в состав батареи источников питания.

  Способы соединения источников тока.

  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.

  Параллельное соединение

  При параллельном соединении «плюс» одного источника соединяется с «плюсом» другого (соответственно соединяются и «минусы»).

  

  При равенстве ЭДС, ток через потребитель не изменяется, но уменьшается ток через каждый из источников, что позволяет поддержать большой ток нагрузки (если для одного источника потребитель слишком мощный). Но при этом очень важно чтобы источники имели одинаковые параметры (то есть были одного и того же типа — Е1 = Е2, r₁ =r₂), иначе между ними будут проходить вредные уравнительные токи, которые могут повредить их.

  Параллельное соединение применяется, когда мощный потребитель нужно запитать от маломощных источников.

  Прим. За счет меньшего тока, проходящего через каждый источник, расход электроэнергии на них уменьшается, а время работы увеличивается.

  Смешанное соединение

  Выполняется, когда нужно увеличить и напряжение и поддержать большой ток нагрузки.

  Т.е. когда ЭДС одного источника не хватает для напряжения на потребитель

  и один источник не способен выдержать весь ток нагрузки

  

  Работа и мощность электрического тока

  Работа тока – это энергия, которая выделяется при прохождении тока по проводнику. Работа электрического тока равна произведению напряжения, тока и времени. Работа электрического тока измеряется в Вт· сек, кВт· час ( kW · h )

  А = U · I · t , [Вт · сек ]. 1 кВт · ч = 3600000 Вт · сек

  Мощность – это работа (энергия), совершенная (выделенная) за единицу времени. P = А/t ;

  Электрическая мощность равна произведению напряжения на силу тока. P = U · I , [Вт, W ], (Ватт)

  Мощность любой электрической машины определяет:

  1) способность машины преодолевать механическую нагрузку на валу;

  2) расход электроэнергии;

  3) силу тока в цепи.

  Прим. При включении в бытовую электрическую сеть напряжением 220В электрического прибора мощностью в 1 кВт в цепи протекает ток около 4,5 А.

  Тепловое действие тока.

  Количество тепловой энергии, которая выделяется при прохождении тока по проводнику, определяется законом Джоуля – Ленца.

  Q = I ² · R · t , [Дж] (Джоуль).

  Прим. 1 Дж = 1 Вт · сек, 1л.с .(лошадиная сила)≈760Вт

  1.20. Плотность тока.

  Плотность тока определяет силу тока на один квадратный миллиметр площади сечения проводника.

  δ (дельта(греческий)) = I / S, [А/ мм²]

  В зависимости от материала проводника, класса изоляции, типа проводки и условий охлаждения определяют номинальную и допустимую (предельную) плотность тока, превышение которой может повредить изоляцию

  Пример (для алюминиевых проводов): δ _ном ≈ 6 —— , δ _доп ≈ 9 ——

  при большей плотности тока плавится изоляция. Это значит, что стандартная алюминиевая проводка сечением 2.5 мм² рассчитана на ток 16А (мощность около 3,5кВт). Предельный ток 23 – 24 А (около 5 кВт). Для медного провода данные значения выше на 30-40%.

  Упрощенно, для подбора сечения проводов, используется следующее соотношение: для алюминия – 1 мм² сечения на 1кВт. Для меди — 1 мм² на 2 кВт мощности потребителей.

  Переходное сопротивление.

  Это повышенное сопротивление контактов из–за их подгара, малой площади контакта, силы нажатия, окисления и т.п. Из-за недостаточной эффективной площади контакта увеличивается плотность тока и происходит переброс тока по воздуху в виде искрения. Нагрев контактов ускоряет процесс окисления, качество контакта еще более ухудшается.

  Для уменьшения переходного сопротивления контакты зачищают, облуживают, вставляют в наконечники, соединяют клеммами, спаивают, выполняют посеребрение контактных поверхностей

  

  

  

  Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

  

  Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

  Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

  Тест по электротехнике

  

  Тестирование по предмету «Электротехника»

  Просмотр содержимого документа
  «Тест по электротехнике»

  1.Определить сопротивление лампы накаливания, если на ней написано 100 Вт и 220 В?

  а) 484 Ом б)486 Ом

  в) 684 Ом г) 864 Ом

  2.Как изменится напряжение на входных зажимах электрической цепи постоянного тока с активным элементом, если параллельно исходному включить ещё один элемент?

  а) Не изменится б) Уменьшится

  в) Увеличится г) Для ответа недостаточно данных

  3.В каких проводах высокая механическая прочность совмещается с хорошей электропроводностью?

  а) В стальных б) В алюминиевых

  в) В сталь-алюминиевых г) В медных

  4. Определить полное сопротивление цепи при параллельном соединении потребителей, сопротивление которых по 10 Ом?

  в) 10 Ом г) 0,2 Ом

  5. Какое из приведенных свойств не соответствует параллельному соединению ветвей?

  а) Напряжение на всех ветвях схемы одинаковы.

  б) Ток во всех ветвях одинаков.

  в) Общее сопротивление равно сумме сопротивлений всех ветвей схемы

  г) Отношение токов обратно пропорционально отношению сопротивлений на ветвях схемы.

  6. Какие приборы способны измерить напряжение в электрической цепи?

  а) Амперметры б) Ваттметры

  в) Вольтметры г) Омметры

  7. Какой способ соединения источников позволяет увеличить напряжение?

  а) Последовательное соединение б) Параллельное соединение

  в) Смешанное соединение г) Ни какой

  8. Какими приборами можно измерить силу тока в электрической цепи?

  а) Амперметром б) Вольтметром

  в) Психрометром г) Ваттметром

  9. Определите период сигнала , если частота синусоидального тока 400 Гц.

  в)0.0025 с г) 40 с

  10. Какой ток наиболее опасен для человека при прочих равных условиях?

  а)Постоянный б) Переменный с частотой 50 Гц

  в)Переменный с частотой 50 мГц г) Опасность во всех случаях

  11.Какой прибор нельзя подключить к измерительной обмотке трансформатора тока?

  а) Амперметр б) Вольтметр

  в) Омметр г) Токовые обмотки ваттметра

  12.Какой физический закон лежит в основе принципа действия трансформатора?

  а) Закон Ома б) Закон Кирхгофа

  в) Закон самоиндукции г) Закон электромагнитной индукции

  13.В каких случаях в схемах выпрямителей используется параллельное включение диодов?

  а) При отсутствии конденсатора б) При отсутствии катушки

  в) При отсутствии резисторов г) При отсутствии трёхфазного

  14.Из каких элементов можно составить сглаживающие фильтры?

  а) Из резисторов б) Из конденсаторов

  в) Из катушек индуктивности г) Из всех вышеперечисленных приборов

  15.Для выпрямления переменного напряжения применяют:

  а) Однофазные выпрямители б) Многофазные выпрямители

  в) Мостовые выпрямители г) Все перечисленные

  16. Какие направления характерны для совершенствования элементной базы электроники?

  а) Повышение надежности б) Снижение потребления мощности

  в) Миниатюризация г) Все перечисленные

  17.Укажите полярность напряжения на эмиттере и коллекторе транзистора типа p—n—p.

  а) плюс, плюс б) минус, плюс

  в) плюс, минус г) минус, минус

  18.Каким образом элементы интегральной микросхемы соединяют между собой?

  а) Напылением золотых или алюминиевых дорожек через окна в маске б) Пайкой лазерным лучом

  г) Всеми перечисленными способами

  19. Какие особенности характерны как для интегральных микросхем (ИМС), так и для больших интегральных микросхем(БИС)?

  а) Миниатюрность б) Сокращение внутренних соединительных линий

  в) Комплексная технология г) Все перечисленные

  20.Как называют средний слой у биполярных транзисторов?

  в) База г) Коллектор

  21. Сколько p—n переходов содержит полупроводниковый диод?

  22.Как называют центральную область в полевом транзисторе?

  в) Исток г) Ручей

  23.Сколько p—n переходов у полупроводникового транзистора?

  24.Управляемые выпрямители выполняются на базе:

  а) Диодов б) Полевых транзисторов

  в) Биполярных транзисторов г) Тиристоров

  25.Электронные устройства, преобразующие постоянное напряжение в переменное, называются:

  Как повысить переменное и постоянное напряжение?

  В быту и на производстве широко используются электрические и электронные приборы различного назначения. Необходимое условие их функционирования — подключение к электрической сети или иному источнику электрической энергии. Из соображений упрощения создания и последующей эксплуатации сети или источника целесообразно, чтобы выходное напряжение имело определенное значение. Например 220 В бытовой сети переменного тока и 12 В автомобильной сети постоянного тока.

  На практике применяются сети как постоянного, так и переменного тока. Например, бытовая 220-вольтовая сеть функционирует на переменном токе, а бортовая автомобильная сеть использует постоянный ток. В зависимости от разновидности сети повышение напряжения до нужного значения решается в них по-разному.

  При обращении к современной микроэлектронной элементной базе реализующие эти функции устройства при солидной выходной мощности обладают очень хорошими массогабаритными показателями. Для иллюстрации этого положения на рисунке 1 показан пример платы со снятым корпусом повышающего преобразователя постоянного тока.

  Рис. 1. Повышающий преобразователь постоянного тока бестрансформаторного типа

  В этой статье мы рассмотрим, как повысить напряжение постоянного и переменного тока и как это делать правильно.

  Повышение переменного напряжения

  Разновидности трансформаторов

  Наиболее простой способ увеличения переменного напряжения – установка между выходом сети и питаемой нагрузкой повышающего трансформатора. Применяемые на практике устройства делятся на две основные разновидности. Первая — классические трансформаторы, вторая — автотрансформаторы. Схемы этих устройств приведены на рисунке 2.

  Рис. 2. Схемы трансформатора и автотрансформатора

  Классический трансформатор содержит две обмотки: первичную или входную с числом витков W1, а также вторичную или выходную с числом витков W2. Для трансформатора действует правило U_выхода = K×U_входа, где K = W2/W1 – коэффициент трансформации. Таким образом, в повышающем трансформаторе количество витков вторичной обмотки превышает таковое у первичной.

  Повышающий авторансформатор содержит единственную обмотку с W2 витками. Сеть подключается на часть W1 ее витков. Повышение U происходит за счет того, что магнитное поле, создаваемое при протекании тока через входную часть общей обмотки, наводит ток уже во всей обмотке W2. Расчетная формула автотрансформатора аналогична обычному: U_выхода = K×U_входа, где K = W2/W1 – коэффициент трансформации.

  Особенности трансформаторов

  Эффективность функционирования трансформаторов наращивают применением сердечника из электротехнической стали. Этот компонент

  • увеличивает КПД устройства за счет уменьшения рассеяния магнитного поля в окружающем пространстве;
  • выполняет функцию несущей силовой основы для обмоток.

  Неизбежные потери на вихревые тока уменьшают тем, что сердечник представляет собой наборный пакет из тонких профилированных изолированных пластин.

  При прочих равных условиях целесообразно использовать трансформатор. Это связано с тем, что не пропускает постоянный ток, т.е. обеспечивает гальваническую развязку сети от приемника, позволяя добиться большей электробезопасности.

  Особенность трансформатора — его обратимый характер, т.е. в зависимости от ситуации он может одинаково успешно выполнять функции повышающего и понижающего устройства. Единственное серьезное ограничение — необходимость соблюдения штатных режимов работы первичной и вторичной обмоток.

  В отличие от компьютерных розеток, называемых RJ45, в различных странах при устройстве бытовых сетей электроснабжения устанавливают различные типа розеток. Известны, например, розетки, немецкого, французского, английского и иных стандартов или стилей. Поэтому на трансформатор малой мощности целесообразно возложить функции адаптера, который за счет разных типов вилок и гнезд обеспечивает механическое согласование сети и нагрузки. Пример такого устройства изображен на рисунке 3.

  Рис. 3. Пример обратимого маломощного трансформатора с возможностью согласования типов розеток

  Лабораторные автотрансформаторы ЛАТР

  Сильная сторона автотрансформатора – простота регулирования выходного напряжения простым перемещением токосъемного контакта по обмотке. Устройства, допускающие выполнение этой опции, известны как лабораторные автотрансформаторы ЛАТР. Отличаются характерным внешним видом за счет наличия регулятора напряжения и вольтметра для его контроля, рисунок 4.

  ЛАТР востребованы не только в лабораториях. Они массово применяются в гаражах, на садовых участках и других местах, где из-за перегрузки и износа линии напряжение в розетке оказывается ниже минимально допустимого.

  При колебаниях сетевого напряжения вместо обычного ЛАТР целесообразно использовать стабилизатор, куда он входит в виде одного из блоков.

  Рис. 4. Внешний вид одного из вариантов ЛАТР

  Повышение постоянного напряжения

  Общий принцип увеличения постоянного напряжения в произвольное число раз

  Трансформаторный способ увеличения напряжения не может применяться в сетях постоянного тока. Поэтому при необходимости решения этой задачи используют более сложные устройства, в основу функционирования которых положена следующая схема: постоянный входной ток используется для питания генератора, с выхода которого снимают переменный сигнал. Переменное напряжение увеличивают тем или иным образом, после чего выпрямляют и сглаживают для получения более высокого постоянного.

  Структурная схема такого преобразователя показана на рисунке 5.

  Рисунок 5. Обобщенная структурная схема повышающего преобразователя

  Отдельные разновидности схем отличаются между собой:

  • формой сигнала, снимаемого с выхода генератора (синусоидальное или близкое к нему, пилообразное, импульсное и т.д.);
  • принципом увеличения генерируемого напряжения (трансформатор, умножитель);
  • типом выпрямления и сглаживания напряжения перед подачей его на выход устройства.

  В продаже доступны микроэлектронная элементная база, которая позволяет собирать преобразователи данной разновидности при наличии даже начальных навыков радиомонтажника.

  Умножители

  Умножители применяют в тех случаях, когда из переменного входного напряжения нужно получить постоянное, которое в кратное количество раз превышает входное.

  Существует большое количество схем умножителей. Одна из них показана на рисунке 6.

  Рис. 6. Принципиальная схема умножителя

  Коэффициент умножения можно нарастить увеличением количества каскадов.

  Рис. 7. Еще пример: умножитель в 6 и 8 раз Рис. 8. Учетверитель напряжения

  Общее для таких схем:

  • мостовой принцип реализации для увеличения общего КПД устройства;
  • использование конденсаторов для накапливания заряда;
  • применение диодов как элемента выпрямления.

  Техника безопасности

  При сборке и использовании повышающих устройств вне зависимости от их разновидности необходимо соблюдать базовые положения правил техники безопасности. Главные из них:

  • ни при каких условиях нельзя касаться незащищенными частями тела токоведущих элементов схем;
  • запрещается даже кратковременное превышение максимальной нагрузки;
  • устройства в обычном офисном исполнении нельзя эксплуатировать во влажных помещениях;
  • оборудование следует защищать от попадания брызг воды.

  Заключение

  Приведем несколько областей использования устройств для увеличения напряжения.

  Для переменного тока наиболее распространено использование повышающих трансформаторов для подключения различной европейской электронной и электротехнической техники к бытовой 110-вольтовой сети в США.

  Примеры из области постоянного напряжения:

  • мощность широко распространенных USB-зарядников достаточна для питания СД-ленты, но последние требуют для работы напряжения 12 В; для такой выгодно ситуации применение повышающего преобразователя;
  • на 3,3-вольтовых литиевых аккумуляторах можно собрать power bank для мобильных телефонов;
  • регулируемые устройства хорошо востребованы при выполнении настроек автомобильных генераторов.

  Автомобильный аккумулятор с подключенным к нему повышающим преобразователем может эффективно питать за городом такие 220-вольтовые устройства как телевизор, магнитофон, дрель.

  Устройства для увеличения постоянного и переменного напряжения имеют обширную область применения, серьезно отличаясь друг от друга схемотехнически.

  Выбор конкретной реализации зависит от ряда факторов, основные среди которых:

  • соотношение входного и выходного напряжения;
  • мощность питаемой нагрузки
  • уровень жесткости требований электробезопасности.

  На практике можно воспользоваться как покупными, так и самодельными устройствами. Большинство самодельных схем доступны для воспроизведения при наличии даже среднего уровня подготовки в области электротехники и схемотехники.

  Видео

  Как повысить напряжение постоянного и переменного тока

  

  Сегодня в бытовых условиях всё чаще можно встретить напряжение, равняющееся 220 Вольт. Такое напряжение можно получить, подключая потребитель энергии к фазе и нулю, его называют фазным.

  Обычно данное напряжение подаётся от трансформатора на подстанции.

  В повседневной жизни можно встретиться с необходимостью подключения устройства, рассчитанного на большее напряжение. Например, Вам может понадобиться асинхронный трёхфазный двигатель, которому для работы нужно 380 В.

  Устройство можно подключить к фазной электросети, но в этом случае двигатель может работать не слишком хорошо, его КПД будет значительно снижен. Можно ли повысить напряжение, расскажем в нашей статье.

  Ключевые моменты

  

  В сети с трехфазной, данные фазы обладают сдвигом в сто двадцать градусов. Если в трёхфазной сети нужно повысить номинальное значение напряжения, сделать это можно с помощью обычного трансформатора повышения.

  Мы же говорим о том, чтобы не просто повысить количество Вольт, а из однофазной получить сеть трехфазную.

  Есть несколько основных вариантов, позволяющие повысить эту операцию:

  1. Инвертор. Это электронный преобразователь, который может помочь решить проблемы с тем, чтобы повысить напряжение.
  2. Подключить две дополнительные фазы.
  3. Использование трансформатора трехфазного. Обратите внимание, что мощность в этом случае скорее всего снизится.

  Проверьте, возможно, Вы можете подключить устройство к сети на одну фазу, не потеряв при этом мощность. Чтобы понять, обладаете ли Вы такой возможность, рассмотрите таблички на двигателе.

  Некоторым устройствам необходим конденсатор для запуска, но они рассчитаны на работу в электросети как с двумя, так и с тремя фазами. Некоторые умельцы могут отыскать концы обмотки, изменяя её, но это довольно трудоёмкий процесс.

  Повышение переменного напряжения

  Повысить переменное напряжение можно двумя способами – использовать трансформатор или автотрансформатор. Основная разница между ними состоит в том, что при использовании трансформатора есть гальваническая развязка между первичной и вторичной цепью, а при использовании автотрансформатора её нет.

  Интересно! Гальваническая развязка – это отсутствие электрического контакта между первичной (входной) цепью и вторичной (выходной).

  Рассмотрим часто возникающие вопросы. Если вы попали за границы нашей необъятной родины и электросети там отличаются от наших 220 В, например, 110В, то чтобы поднять напряжение со 110 до 220 Вольт нужно использовать трансформатор, например, такой как изображен на рисунке ниже:

  

  Следует сказать о том, что такие трансформаторы можно использовать «в любую сторону». То есть, если в технической документации вашего трансформатора написано «напряжение первичной обмотки 220В, вторичной – 110В» – это не значит, что его нельзя подключить к 110В. Трансформаторы обратимы, и, если на вторичную обмотку подать, те же 110В – на первичной появится 220В или другое повышенное значение, пропорциональные коэффициенту трансформации.

  Следующая проблема, с которой многие сталкиваются – низкое напряжение в электросети, особенно часто это наблюдается в частных домах и в гаражах. Проблема связана с плохим состоянием и перегрузкой линий электропередач. Чтобы решить эту проблему – вы можете использовать ЛАТР (лабораторный автотрансформатор). Большинство современных моделей могут как понижать, так и плавно повышать параметры сети.

  

  Схема его изображена на лицевой панели, а на объяснениях принципа действия мы останавливаться не будем. ЛАТРы продаются разных мощностей, тот что на рисунке примерно на 250-500 ВА (вольт-амперы). На практике встречаются модели до нескольких киловатт. Такой способ подходит для подачи номинальных 220 Вольт на конкретный электроприбор.

  Если вам нужно дёшево поднять напряжение во всем доме, ваш выбор – релейный стабилизатор. Они также продаются с учетом разных мощностей и модельный ряд подходит для большинства типовых случаев (3-15 кВт). Устройство основано также на автотрансформаторе. О том, как выбрать стабилизатор напряжения для дома, мы рассказали в статье, на которую сослались.

  Соединение источников позволяющее увеличить напряжение это

  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.

  Параллельное соединение

  При параллельном соединении «плюс» одного источника соединяется с «плюсом» другого (соответственно соединяются и «минусы»).

  

  При равенстве ЭДС, ток через потребитель не изменяется, но уменьшается ток через каждый из источников, что позволяет поддержать большой ток нагрузки (если для одного источника потребитель слишком мощный). Но при этом очень важно чтобы источники имели одинаковые параметры (то есть были одного и того же типа — Е1 = Е2, r₁ =r₂), иначе между ними будут проходить вредные уравнительные токи, которые могут повредить их.

  Параллельное соединение применяется, когда мощный потребитель нужно запитать от маломощных источников.

  Прим. За счет меньшего тока, проходящего через каждый источник, расход электроэнергии на них уменьшается, а время работы увеличивается.

  Смешанное соединение

  Выполняется, когда нужно увеличить и напряжение и поддержать большой ток нагрузки.

  Т.е. когда ЭДС одного источника не хватает для напряжения на потребитель

  и один источник не способен выдержать весь ток нагрузки

  

  Работа и мощность электрического тока

  Работа тока – это энергия, которая выделяется при прохождении тока по проводнику. Работа электрического тока равна произведению напряжения, тока и времени. Работа электрического тока измеряется в Вт· сек, кВт· час ( kW · h )

  А = U · I · t , [Вт · сек ]. 1 кВт · ч = 3600000 Вт · сек

  Мощность – это работа (энергия), совершенная (выделенная) за единицу времени. P = А/t ;

  Электрическая мощность равна произведению напряжения на силу тока. P = U · I , [Вт, W ], (Ватт)

  Мощность любой электрической машины определяет:

  1) способность машины преодолевать механическую нагрузку на валу;

  2) расход электроэнергии;

  3) силу тока в цепи.

  Прим. При включении в бытовую электрическую сеть напряжением 220В электрического прибора мощностью в 1 кВт в цепи протекает ток около 4,5 А.

  Тепловое действие тока.

  Количество тепловой энергии, которая выделяется при прохождении тока по проводнику, определяется законом Джоуля – Ленца.

  Q = I ² · R · t , [Дж] (Джоуль).

  Прим. 1 Дж = 1 Вт · сек, 1л.с .(лошадиная сила)≈760Вт

  1.20. Плотность тока.

  Плотность тока определяет силу тока на один квадратный миллиметр площади сечения проводника.

  δ (дельта(греческий)) = I / S, [А/ мм²]

  В зависимости от материала проводника, класса изоляции, типа проводки и условий охлаждения определяют номинальную и допустимую (предельную) плотность тока, превышение которой может повредить изоляцию

  Пример (для алюминиевых проводов): δ _ном ≈ 6 —— , δ _доп ≈ 9 ——

  при большей плотности тока плавится изоляция. Это значит, что стандартная алюминиевая проводка сечением 2.5 мм² рассчитана на ток 16А (мощность около 3,5кВт). Предельный ток 23 – 24 А (около 5 кВт). Для медного провода данные значения выше на 30-40%.

  Упрощенно, для подбора сечения проводов, используется следующее соотношение: для алюминия – 1 мм² сечения на 1кВт. Для меди — 1 мм² на 2 кВт мощности потребителей.

  Переходное сопротивление.

  Это повышенное сопротивление контактов из–за их подгара, малой площади контакта, силы нажатия, окисления и т.п. Из-за недостаточной эффективной площади контакта увеличивается плотность тока и происходит переброс тока по воздуху в виде искрения. Нагрев контактов ускоряет процесс окисления, качество контакта еще более ухудшается.

  Для уменьшения переходного сопротивления контакты зачищают, облуживают, вставляют в наконечники, соединяют клеммами, спаивают, выполняют посеребрение контактных поверхностей

  

  

  

  Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

  

  Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

  

  

  Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

  Какой способ соединения источников позволяет увеличить напряжение?

  Способы соединения приемников электрической энергии — ООО «УК Энерготехсервис»

  

  Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассмотрел закон Ома, применительно к электрическим цепям, содержащие источники энергии.

  Но в основе анализа и проектирования электронных схем вместе с законом Ома лежат также законы баланса токов, называемым первым законом Кирхгофа, и баланса напряжения на участках цепи, называемым вторым законом Кирхгофа, которые рассмотрим в данной статье.

  Но для начала выясним, как соединяются между собой приёмники энергии и какие при этом взаимоотношения между токами, напряжениями и сопротивлениями.

  Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

  Последовательное соединение приемников энергии

  Приемники электрической энергии можно соединить между собой тремя различными способами: последовательно, параллельно или смешано (последовательно — параллельно).

  Вначале рассмотрим последовательный способ соединения, при котором конец одного приемника соединяют с началом второго приемника, а конец второго приемника – с началом третьего и так далее.

  На рисунке ниже показано последовательное соединение приемников энергии с их подключением к источнику энергии

  В данном случае цепь состоит из трёх последовательных приемников энергии с сопротивлением R1, R2, R3 подсоединенных к источнику энергии с напряжением U. Через цепь протекает электрический ток силой I, то есть, напряжение на каждом сопротивлении будет равняться произведению силы тока и сопротивления

  Таким образом, падение напряжения на последовательно соединённых сопротивлениях пропорциональны величинам этих сопротивлений.

  Из вышесказанного вытекает правило эквивалентного последовательного сопротивления, которое гласит, что последовательно соединённые сопротивления можно представить эквивалентным последовательным сопротивлением величина, которого равна сумме последовательно соединённых сопротивлений. Это зависимость представлена следующими соотношениями

  где R – эквивалентное последовательное сопротивление.

  Применение последовательного соединения

  Основным назначением последовательного соединения приемников энергии является обеспечение требуемого напряжения меньше, чем напряжение источника энергии. Одними из таких применений является делитель напряжения и потенциометр

  Делитель напряжения (слева) и потенциометр (справа).

  В качестве делителей напряжения используют последовательно соединённые резисторы, в данном случае R1 и R2, которые делят напряжение источника энергии на две части U1 и U2. Напряжения U1 и U2 можно использовать для работы разных приемников энергии.

  Довольно часто используют регулируемый делитель напряжения, в качестве которого применяют переменный резистор R. Суммарное сопротивление, которого делится на две части с помощью подвижного контакта, и таким образом можно плавно изменять напряжение U2 на приемнике энергии.

  Параллельное соединение приемников энергии

  Ещё одним способом соединения приемников электрической энергии является параллельное соединение, которое характеризуется тем, что к одним и тем же узлам электрической цепи присоединены несколько преемников энергии. Пример такого соединения показан на рисунке ниже

  Электрическая цепь на рисунке состоит из трёх параллельных ветвей с сопротивлениями нагрузки R1, R2 и R3. Цепь подключена к источнику энергии с напряжением U, через цепь протекает электрический ток с силой I. Таким образом, через каждую ветвь протекает ток равный отношению напряжения к сопротивлению каждой ветви

  Так как все ветви цепи находятся под одним напряжением U, то токи приемников энергии обратно пропорциональны сопротивлениям этих приемников, а следовательно параллельно соединённые приемники энергии можно заметь одним приемником энергии с соответствующим эквивалентным сопротивлением, согласно следующих выражений

  Таким образом, при параллельном соединении эквивалентное сопротивление всегда меньше самого малого из параллельно включенных сопротивлений.

  Смешанное соединение приемников энергии

  Наиболее широко распространено смешанное соединение приемников электрической энергии. Данной соединение представляет собой сочетание последовательно и параллельно соединенных элементов.

  Общей формулы для расчёта данного вида соединений не существует, поэтому в каждом отдельном случае необходимо выделять участки цепи, где присутствует только лишь один вид соединения приемников – последовательное или параллельное.

  Затем по формулам эквивалентных сопротивлений постепенно упрощать данные участи и в конечном итоге приводить их к простейшему виду с одним сопротивлением, при этом токи и напряжения вычислять по закону Ома. На рисунке ниже представлен пример смешанного соединения приемников энергии

  В качестве примера рассчитаем токи и напряжения на всех участках цепи. Для начала определим эквивалентное сопротивление цепи. Выделим два участка с параллельным соединением приемников энергии. Это R1||R2 и R3||R4||R5. Тогда их эквивалентное сопротивление будет иметь вид

  В результате получили цепь из двух последовательных приемников энергии R12R345 эквивалентное сопротивление и ток, протекающий через них, составит

  • Тогда падение напряжения по участкам составит
  • Тогда токи, протекающие через каждый приемник энергии, составят

  Первый закон Кирхгофа

  Как я уже упоминал, законы Кирхгофа вместе с законом Ома являются основными при анализе и расчётах электрических цепей. Закон Ома был подробно рассмотрен в двух предыдущих статьях, теперь настала очередь для законов Кирхгофа. Их всего два, первый описывает соотношения токов в электрических цепях, а второй – соотношение ЭДС и напряжениями в контуре. Начнём с первого.

  1. Первый закон Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. Описывается это следующим выражением
  2. где ∑ — обозначает алгебраическую сумму.

  Слово «алгебраическая» означает, что токи необходимо брать с учётом знака, то есть направления втекания. Таким образом, всем токам, которые втекают в узел, присваивается положительный знак, а которые вытекают из узла – соответственно отрицательный. Рисунок ниже иллюстрирует первый закон Кирхгофа

  • Изображение первого закона Кирхгофа.
  • На рисунке изображен узел, в который со стороны сопротивления R1 втекает ток, а со стороны сопротивлений R2, R3, R4 соответственно вытекает ток, тогда уравнение токов для данного участка цепи будет иметь вид

  Первый закон Кирхгофа применяется не только к узлам, но и к любому контуру или части электрической цепи. Например, когда я говорил о параллельном соединении приемников энергии, где сумма токов через R1, R2 и R3 равна втекающему току I.

  Второй закон Кирхгофа

  1. Как говорилось выше, второй закон Кирхгофа определяет соотношение между ЭДС и напряжениями в замкнутом контуре и звучит следующим образом: алгебраическая сумма ЭДС в любом контуре цепи равна алгебраической сумме падений напряжений на элементах этого контура.

  Для начала необходимо определится с направлением обхода контура. В принципе можно выбрать как по ходу часовой стрелки, так и против хода часовой стрелки.

  Я выберу первый вариант, то есть элементы будут считаться в следующем порядке E1R1R2R3E2, таким образом, уравнение по второму закону Кирхгофа будет иметь следующий вид

  Второй закон Кирхгофа применяется не только к цепям постоянного тока, но и к цепям переменного тока и к нелинейным цепям. В следующей статье я рассмотрю основные способы расчёта сложных цепей с использованием закона Ома и законов Кирхгофа.

  Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

  Территория электротехнической информации WEBSOR

  • Основы
  • Электромашины
  • Оборудование
  • Нормы
  • Подстанция
    • Комплектные трансформаторные подстанции
    • Оборудование подстанций
    • Вакуумные выключатели
      • ВВ/TEL
      • ВР
      • ВРО
      • ВР1
      • ВР1 для КСО
      • ВРС
      • 3АН5
      • ВГГ-10
      • ВПМ-10
      • Техническое описание ВПМ
      • ВМП-10
      • ВМГ-133
      • Описание выключателя
      • Изображение выключателя
      • Общие сведения об УКРМ
      • УКРМ 0,4 кВ
      • УКРМ 6(10) кВ

      Воздушная линия > Расчет цепей при синусоидальных токах

      Смешанное соединение приемников Токи в цепях со смешанным соединением приемников проще всего рассчитываются путем преобразования схем или методом подобия (методом пропорциональных величин). Ниже иллюстрируется первый метод. Второй метод поясняется на странице.Пусть заданы сопротивления всех элементов схемы (рис. 4.

      3) и напряжение U на ее входе; требуется определить токи во всех ветвях. Заменим параллельно соединенные приемники энергии одним эквивалентным с проводимостью Y’=Y2+Y3+Y4 или сопротивлением Z’=1/Y’. После этого преобразования схема состоит из двух последовательно соединенных сопротивлений Z1 и Z’. Ее общее или эквивалентное сопротивление Z=Z1+Z’.Ток в неразветвленной части цепи I1=U/Z- Напряжение на разветвлении U’=Z’I1. Токи в параллельно соединенных приемниках I2=U’/Z2; I3=U’/Z3; I4=U’/Z4.

      На практике встречаются задачи и по расчету параметров цепи, удовлетворяющих различным поставленным условиям.

      Пример 4.5. Даны сопротивления (рис. 4.4) Z1 = 200 + j1000 Ом и Z2 = 500 + j1500 Ом. Определить, при каком сопротивлении r3 ток I2 отстает по фазе от напряжения U на угол p/2Решение.

      Сначала наметим ход решения.

      Положим начальную фазу напряжения

      U равной нулю, т. е. U=U. Затем методом, указанным в начале параграфа, найдем в общем виде выражение для тока I2. Этот ток будет отставать по фазе на p/2 от напряжения U=U в том случае, если комплекс I2 будет отрицательной мнимой величиной. Это и является условием для определения сопротивления r3.В соответствии с намеченным планом решения находим эквивалентное сопротивление цепи ток в неразветвленной части цепи напряжение на разветвлении

      Как соединить несколько источников электрической энергии

      

      Электрическая энергия, вырабатываемая источниками электрической энергии — самый распространенный вид энергии в наше время. Процессы, связанные с данным видом электрической энергии, включают в себя под процессы, такие как — выработка (генерация), передача и потребление. Из этого можно выделить три группы устройств, которые принимают участие в этом процессе — источники электрической энергии, передаточные устройства и потребители.

      Давайте подробно рассмотрим первую группы.

      Источники электрической энергии.

      Из самого названия можно догадаться, какую роль играют в электроэнергетике эти устройства, но все же я объясню.
      Источник электрической энергии — устройство, механизм от которого потребители получают электрическую энергию по средству передаточных устройств.

      Не имеет значения какого рода тока является этот источник, а также электрическая энергия является генерируемой или запасенной.

      Источниками электрической энергии могут быть: все виды и типы генераторов, вторичные обмотки трансформаторов и автотрансформаторов, различные гальванические элементы, аккумуляторные батареи, солнечные батареи, различные пьезо элементы и даже грозовой разряд (молния) является источником электрической энергии.

      Как видите существует множество видов источников электрической энергии, что способствует широкому распространению электрической энергии.

      Соединение источников электрической энергии

      В электроэнергетике встречаются такие случаи, когда источников электрической энергии несколько, которые включены и питают одну электрическую цепь.
      В зависимости от способа соединения источников, электрическая энергия ведет себя по-разному. Перед тем как углубляться в подробности следует сказать, что источники электрической энергии соединяют двумя способами — последовательно и параллельно.

      Эти виды соединений я уже рассматривал при соединении конденсаторов и резисторов.

      Давайте рассмотрим эти способы соединения на примере.
      В качестве источника электрической энергии возьмем три обычных батарейки напряжением в 1.5 вольт каждая. Также нам понадобится вольтметр и соединительные провода.

      последовательное соединение источников электрической энергии

      Соединив батарейка последовательно, как показано на схеме, можно будит увидеть, что вольтметр покажет напряжение гораздо большее чем у одной батарейки, а именно 4.5 вольт. Так при последовательном соединении источников электрической энергии, напряжение всех источников, входящих в цепь складывается. Стоит отметить, что суммарная емкость и мощность батареек равняется показателям одной батарейки.

      параллельное соединение источников электрической энергии

      Если же соединять эти же батарейки параллельно, как на схеме выше, мы увидим, что напряжение цепи с тремя параллельно соединенными батарейками равняется напряжению одной батарейки. Но мощность и емкость этой цепи источников увеличилось в несколько раз, а именно в количество соединенных источников, в данном случаи в три раза, при условии, что мощность и ёмкости батареек одинаковы.

      В электроэнергетике кроме батареек последовательно или параллельно могут соединять все источники электроэнергии. Но для каждого вида источника существуют определенные условия, такие как: напряжение всех соединяемых источников должно быть одинаково, как и мощность, во избежание возникновения уравнительных токов, для соединения трансформаторов необходимо также, чтобы коэффициенты трансформации были также равны.

      Цели соединения источников электрической энергии.

      Стоит отметить, что последовательное соединение источников электроэнергии нашло широкое применение лишь для источников постоянного тока, а именно гальванические элементов.
      В современной электроэнергетике широко распространено параллельное соединение источников электрической энергии.

      Это объясняется тем, что в современной системе электроснабжения отпадает необходимость в увеличении напряжения таким способом, эту функцию отлично выполняют повышающие трансформаторы. Тем более, что при последовательном соединении, при выходе из строя одного из источников, вся цепь обрывается и потребители обесточиваются.
      А вот параллельное соединение может похвастаться своими плюсами. Оно позволяет повысить мощность всей сети.

      Является очень удобным, так как при выходе из строя или необходимости в ремонте одного из источников электрической энергии нет необходимость лишать потребителей электрической энергии.

      Параллельное соединение источников электрической энергии на столько удобно, что во времена советского союза, да и сейчас, но не так масштабно соединяли все электрические станции в одну энергосистему, что повышало качество снабжения электрической энергией, так как не было дефицита мощности, а также позволяли выводить целые станции и подстанции в ремонт без перебоев в электроснабжении и конечно же все они соединялись параллельно.

      Похожие публикации:

      1. Bebric4728 что в channel 309
      2. Где купить ремень для швейной машинки
      3. Диаметр 3 5 см это сколько
      4. Какой прибор надо включить в цепь электромагнита чтобы