Käytännössä ei ole harvinaista löytää ongelma johtimien ja vastusten resistanssin löytämisessä eri liitäntämenetelmille. Artikkelissa käsitellään resistanssin laskemista, kun johtimet kytketään rinnan, ja muita teknisiä kysymyksiä.
Johtimen vastus
Kaikilla johtimilla on kyky estää sähkövirran virtaus. Sitä kutsutaan yleisesti sähkövastukseksi R, se mitataan ohmeina. Tämä on johtavien materiaalien perusominaisuus.
Resistiivisyyttä käytetään sähköisten laskelmien suorittamiseen - ρ Ohm·m/mm2. Kaikki metallit ovat hyviä johtimia, kuparia ja alumiinia käytetään eniten, ja rautaa käytetään paljon harvemmin. Paras johdin on hopea, sitä käytetään sähkö- ja elektroniikkateollisuudessa. Korkean kestävyyden seoksia käytetään laaj alti.
Resistanssin laskennassa käytetään koulun fysiikan kurssilta tunnettua kaavaa:
R=ρ · l/S, S – poikkipinta-ala; l – pituus.
Jos otamme kaksi johdinta, niiden vastus onrinnakkaisliitäntä pienenee kokonaispoikkileikkauksen kasvun vuoksi.
Virtatiheys ja johtimen lämmitys
Käytännössä johtimien toimintatapojen laskennassa käytetään virrantiheyden käsitettä - δ A/mm2, se lasketaan kaavalla:
δ=I/S, I – virta, S – jakso.
Johtimen läpi kulkeva virta lämmittää sen. Mitä suurempi δ, sitä enemmän johdin lämpenee. Johdoille ja kaapeleille on kehitetty sallitun tiheyden normit, jotka on annettu PUE:ssa (Sähköasennusten rakentamissäännöt). Lämmityslaitteiden johtimille on olemassa virrantiheysstandardit.
Jos tiheys δ on suurempi kuin sallittu, johdin voi vaurioitua, esimerkiksi kaapelin ylikuumeneessa sen eristys tuhoutuu.
Säännöt säätelevät lämmitysjohtimien laskemista.
johtimien kytkentämenetelmät
Mikä tahansa johtime on paljon helpompi kuvata kaavioissa sähköisenä resistanssina R, jolloin niitä on helppo lukea ja analysoida. On vain kolme tapaa kytkeä vastukset. Ensimmäinen tapa on helpoin - sarjaliitäntä.
Kuvassa näkyy, että impedanssi on: R=R1 + R2 + R3.
Toinen tapa on monimutkaisempi - rinnakkaisliitäntä. Rinnankytkennän resistanssin laskenta suoritetaan vaiheittain. Lasketaan kokonaisjohtavuus G=1/R ja sitten kokonaisjohtavuusvastus R=1/G.
Voit tehdä sen toisin, laske ensin kokonaisresistanssi, kun vastukset R1 ja R2 on kytketty rinnan, toista sitten toimenpide ja etsi R.
Kolmas liitäntätapa on monimutkaisin - sekayhteys, eli kaikki harkitut vaihtoehdot ovat olemassa. Kaavio näkyy valokuvassa.
Tämän piirin laskemiseksi se on yksinkertaistettava, korvaamalla vastukset R2 ja R3 yhdellä R2, 3:lla. Se osoittautuu yksinkertaiseksi piiriksi.
Nyt voit laskea resistanssin rinnakkaisliitännässä, jonka kaava on:
R2, 3, 4=R2, 3 R4/(R2, 3 + R4).
Piiristä tulee entistä yksinkertaisempi, se sisältää edelleen sarjaan kytkettyjä vastuksia. Monimutkaisemmissa tilanteissa käytetään samaa muunnosmenetelmää.
Johdintyypit
Elektroniikkatekniikassa painettujen piirilevyjen valmistuksessa johtimet ovat ohuita kuparikalvoliuskoja. Niiden lyhyen pituuden vuoksi niiden vastustuskyky on mitätön ja monissa tapauksissa se voidaan jättää huomiotta. Näillä johtimilla rinnankytkennän vastus pienenee poikkileikkauksen kasvun vuoksi.
Suurta osaa johtimista edustavat käämilangat. Niitä on saatavana eri halkaisijaina - 0,02 - 5,6 mm. Tehokkaille muuntajille ja sähkömoottoreille valmistetaan suorakaiteen muotoisia kuparitankoja.osiot. Joskus korjauksen aikana halkaisij altaan suuri johto korvataan useilla pienempillä rinnakkain kytkettyillä.
Erityinen osa johtimia on johdot ja kaapelit, ala tarjoaa laajimman valikoiman laatuja erilaisiin tarpeisiin. Usein joudut korvaamaan yhden kaapelin useilla pienemmillä osilla. Syyt tähän ovat hyvin erilaisia, esimerkiksi kaapelin, jonka poikkileikkaus on 240 mm2, on erittäin vaikea asentaa jyrkän mutkan reitille. Se korvataan 2x120mm2, ja ongelma ratkaistu.
Lämmitysjohtojen laskenta
Johdin kuumenee virtaavan virran vaikutuksesta, jos sen lämpötila ylittää sallitun arvon, eristys tuhoutuu. PUE tarjoaa lämmitysjohtimien laskennan, sen alkutiedot ovat virran voimakkuus ja ympäristöolosuhteet, joissa johtime asetetaan. Näiden tietojen mukaan suositeltu johtimen poikkipinta (johto tai kaapeli) valitaan PUE:n taulukoista.
Käytännössä on tilanteita, joissa olemassa olevan kaapelin kuormitus on kasvanut huomattavasti. On kaksi tapaa - vaihtaa kaapeli toiseen, se voi olla kallista, tai asentaa toinen rinnakkain pääkaapelin vapauttamiseksi. Tässä tapauksessa johtimen vastus rinnakkain kytkettynä pienenee, jolloin lämmöntuotanto vähenee.
Valitse toisen kaapelin poikkileikkaus oikein käyttämällä PUE:n taulukoita, on tärkeää, että et tee virhettä sen käyttövirran määrittelyssä. Tässä tilanteessa kaapeleiden jäähdytys on jopa parempi kuin yhden. On suositeltavaa laskeavastus, kun kaksi kaapelia on kytketty rinnan, jotta niiden lämmönhajoaminen voidaan määrittää tarkemmin.
Johtimien laskenta jännitehäviötä varten
Kun kuluttaja Rn sijaitsee suurella etäisyydellä L energialähteestä U1, tapahtuu melko suuri jännitehäviö linjajohdoissa. Kuluttaja Rn vastaanottaa jännitteen U2 paljon alhaisempi kuin alkuperäinen U1. Käytännössä linjaan rinnakkain kytketyt erilaiset sähkölaitteet toimivat kuormana.
Ongelman ratkaisemiseksi vastus lasketaan, kun kaikki laitteet on kytketty rinnan, joten kuormitusvastus Rn löytyy. Määritä seuraavaksi linjajohtojen vastus.
Rl=ρ 2L/S,
Tässä S on linjajohdon osa, mm2.
Seuraavaksi määritetään linjavirta: I=U1/(Rl + Rn). Nyt, tietäen virran, määritä johdon johtimien jännitehäviö: U=I Rl. On helpompi löytää se prosentteina U1.
U%=(I Rl/U1) 100 %
Suositeltu U %:n arvo – enintään 15 %. Yllä olevat laskelmat soveltuvat kaikenlaisille virroille.
