U praksi nije neuobičajeno pronaći problem pronalaženja otpora provodnika i otpornika za različite metode povezivanja. U članku se govori o tome kako se izračunava otpor kada su provodnici spojeni paralelno i nekim drugim tehničkim problemima.
Otpor provodnika
Svi provodnici imaju sposobnost da spriječe protok električne struje, obično se naziva električni otpor R, mjeri se u omima. Ovo je osnovno svojstvo provodnih materijala.
Opornost se koristi za izvođenje električnih proračuna - ρ Ohm·m/mm2. Svi metali su dobri provodnici, bakar i aluminij su u najširoj upotrebi, a željezo se koristi mnogo rjeđe. Najbolji provodnik je srebro, koristi se u električnoj i elektronskoj industriji. Legure visoke otpornosti se široko koriste.
Prilikom izračunavanja otpora koristi se formula poznata iz školskog kursa fizike:
R=ρ · l/S, S – površina presjeka; l – dužina.
Ako uzmemo dva provodnika, onda njihov otpor naparalelna veza će postati manja zbog povećanja ukupnog poprečnog presjeka.
Gustoća struje i grijanje provodnika
Za praktične proračune načina rada provodnika koristi se koncept gustine struje - δ A/mm2, izračunava se po formuli:
δ=I/S, I – struja, S – sekcija.
Struja, prolazeći kroz provodnik, zagrijava ga. Što je veći δ, to se provodnik više zagrijava. Za žice i kablove razvijene su norme dozvoljene gustoće koje su date u PUE (Pravilima za izgradnju električnih instalacija). Za provodnike uređaja za grijanje postoje standardi gustine struje.
Ako je gustina δ veća od dozvoljene, provodnik može biti uništen, na primjer, kada se kabel pregrije, njegova izolacija je uništena.
Pravila regulišu obračun provodnika za grejanje.
Metode povezivanja provodnika
Bilo koji provodnik je mnogo pogodnije prikazati na dijagramima kao električni otpor R, tada ih je lako čitati i analizirati. Postoje samo tri načina za povezivanje otpora. Prvi način je najlakši - serijska veza.
Fotografija pokazuje da je impedansa: R=R1 + R2 + R3.
Drugi način je komplikovaniji - paralelno povezivanje. Proračun otpora u paralelnom spoju vrši se u fazama. Izračunava se ukupna provodljivost G=1/R, a zatim ukupnaotpor R=1/G.
Možete to učiniti drugačije, prvo izračunajte ukupni otpor kada su otpornici R1 i R2 povezani paralelno, zatim ponovite operaciju i pronađite R.
Treći način povezivanja je najkompleksniji - mješovita veza, odnosno prisutne su sve razmatrane opcije. Dijagram je prikazan na fotografiji.
Da biste izračunali ovo kolo, trebalo bi ga pojednostaviti, da biste to učinili, zamijenite otpornike R2 i R3 sa jednim R2, 3. Ispada jednostavno kolo.
Sada možete izračunati otpor u paralelnoj vezi, čija je formula:
R2, 3, 4=R2, 3 R4/(R2, 3 + R4).
Kolo postaje još jednostavnije, i dalje sadrži serijski spojene otpornike. U složenijim situacijama koristi se isti metod konverzije.
Vrste dirigenata
U elektronskoj tehnici, u proizvodnji štampanih ploča, provodnici su tanke trake od bakarne folije. Zbog kratke dužine njihov otpor je zanemarljiv, a u mnogim slučajevima se može zanemariti. Za ove provodnike, otpor u paralelnom spoju opada zbog povećanja poprečnog presjeka.
Veliki dio provodnika 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, tokom popravki, žica velikog prečnika zameni sa nekoliko manjih paralelno povezanih.
Poseban dio provodnika su žice i kablovi, industrija pruža najširi izbor klasa za razne potrebe. Često morate zamijeniti jedan kabel s nekoliko manjih dijelova. Razlozi za to su vrlo različiti, na primjer, kabl sa poprečnim presjekom od 240 mm2 vrlo je teško položiti duž trase sa oštrim krivinama. Zamijenjen je sa 2x120mm2, i problem riješen.
Proračun žica za grijanje
Provodnik se zagreva strujom koja teče, ako njegova temperatura pređe dozvoljenu vrednost, izolacija je uništena. PUE predviđa proračun provodnika za grijanje, početni podaci za njega su trenutna snaga i uvjeti okoline u kojima je provodnik položen. Prema ovim podacima, preporučeni poprečni presek provodnika (žica ili kabl) se bira iz tabela u PUE.
U praksi postoje situacije kada je opterećenje postojećeg kabla jako povećano. Postoje dva izlaza - zamijeniti kabel drugim, to može biti skupo, ili postaviti još jedan paralelno s njim kako bi se rasteretio glavni kabel. U ovom slučaju, otpor provodnika kada je spojen paralelno opada, a samim tim i stvaranje topline.
Da biste pravilno odabrali poprečni presjek drugog kabela, koristite tabele PUE, važno je da ne pogriješite s definicijom njegove radne struje. U ovoj situaciji, hlađenje kablova će biti čak i bolje nego kod jednog. Preporučljivo je izračunatiotpora kada su dva kabla spojena paralelno kako bi se preciznije odredilo njihovo rasipanje topline.
Proračun provodnika 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 povezana na liniju paralelno djeluje kao opterećenje.
Da bi se riješio problem, otpor se izračunava kada je sva oprema povezana paralelno, tako da se pronađe otpor opterećenja Rn. Zatim odredite otpor linijskih žica.
Rl=ρ 2L/S,
Ovdje S je presjek linijske žice, mm2.
Dalje se određuje struja linije: I=U1/(Rl + Rn). Sada, znajući struju, odredite pad napona na žicama linije: U=I Rl. Pogodnije je pronaći ga kao procenat U1.
U%=(I Rl/U1) 100%
Preporučena vrijednost U% - ne više od 15%. Gore navedeni proračuni su primjenjivi za bilo koju vrstu struje.
