حساب مقاومة الاتصال المتوازي. حساب المقاومة في اتصال متوازي. اتصال مختلط من الموصلات

كل شخص في هذه الحياة واجه مقاومات. الأشخاص ذوو المهن الإنسانية ، مثل أي شخص آخر ، درسوا الموصلات في المدرسة في دروس الفيزياء التيار الكهربائيوقانون أوم.

كما يتم التعامل مع المقاومات من قبل طلاب الجامعات الفنية والمهندسين من مختلف شركات التصنيع. كل هؤلاء الناس ، بطريقة أو بأخرى ، واجهوا مهمة الحساب دائرة كهربائيةفي أنواع مختلفةاتصالات المقاوم. ستركز هذه المقالة على حساب المعلمات الفيزيائية التي تميز الدائرة.

أنواع الاتصال

المقاوم - عنصر سلبيموجودة في كل دائرة كهربائية. إنه مصمم لمقاومة التيار الكهربائي. هناك نوعان من المقاومات:

دائم.
المتغيرات.

لماذا جندى الموصلات لبعضها البعض؟ على سبيل المثال ، إذا احتاجت دائرة كهربائية معينة إلى مقاومة معينة. ومن بين المؤشرات الاسمية ، ليست هناك حاجة. في هذه الحالة ، من الضروري تحديد عناصر الدائرة بقيم مقاومة معينة وربطها. اعتمادًا على نوع الاتصال ومقاومة العناصر السلبية ، سنحصل على بعض المقاومة المحددة للدائرة. يطلق عليه ما يعادل. تعتمد قيمتها على نوع لحام الموصلات. موجود ثلاثة أنواع من توصيلات الموصلات:

تسلسلي.
موازي.
مختلط.

تعتبر قيمة المقاومة المكافئة في الدائرة سهلة للغاية. ومع ذلك ، إذا كان هناك الكثير من المقاومات في الدائرة ، فمن الأفضل استخدام آلة حاسبة خاصة تحسب هذه القيمة. عند إجراء الحساب يدويًا ، لتجنب الأخطاء ، تحتاج إلى التحقق مما إذا كنت قد اتخذت الصيغة الصحيحة.

الاتصال التسلسلي للموصلات

في سلسلة اللحام ، تتحرك المقاومات كما لو كانت واحدة تلو الأخرى. قيمة مقاومة الدائرة المكافئة تساوي مجموع مقاومات جميع المقاومات. إن خصوصية المخططات مع هذا اللحام هي أن ثابت القيمة الحالية. وفقًا لقانون أوم ، فإن الجهد في الدائرة يساوي ناتج التيار والمقاومة. نظرًا لأن التيار ثابت ، لحساب الجهد عبر كل مقاوم ، يكفي مضاعفة القيم. بعد ذلك ، من الضروري إضافة الفولتية لجميع المقاومات ، ومن ثم نحصل على قيمة الجهد في الدائرة بأكملها.

الحساب بسيط للغاية. نظرًا لأن مهندسي التطوير هم الذين يتعاملون معها بشكل أساسي ، فلن يكون من الصعب عليهم حساب كل شيء يدويًا. ولكن إذا كان هناك الكثير من المقاومات ، فمن الأسهل استخدام آلة حاسبة خاصة.

مثال على الاتصال التسلسلي للموصلات في الحياة اليومية هو إكليل شجرة عيد الميلاد.

اتصال متوازي للمقاومات

في اتصال موازيةالموصلاتيتم حساب المقاومة المكافئة في الدائرة بشكل مختلف. أصعب بقليل من المتسلسلة.

تساوي قيمته في هذه الدوائر ناتج مقاومات جميع المقاومات ، مقسومًا على مجموعها. هناك أيضًا اختلافات أخرى لهذه الصيغة. الاتصال المتوازي للمقاومات يقلل دائمًا من مقاومة الدائرة المكافئة. أي أن قيمتها ستكون دائمًا أقل من أعلى قيمةبعض الموصلات.

في مثل هذه المخططات ثابت قيمة الجهد. أي أن قيمة الجهد في الدائرة بأكملها تساوي قيم الجهد لكل من الموصلات. يتم ضبطه بواسطة مصدر الجهد.

يساوي التيار في الدائرة مجموع كل التيارات المتدفقة عبر جميع الموصلات. قيمة التيار المتدفق عبر الموصل. يساوي نسبة جهد المنبع إلى مقاومة هذا الموصل.

أمثلة على التوصيل المتوازي للموصلات:

إضاءة.
مآخذ في الشقة.
معدات الإنتاج.

لحساب الدوائر مع التوصيل المتوازي للموصلات ، من الأفضل استخدام آلة حاسبة خاصة. إذا كانت الدائرة تحتوي على الكثير من المقاومات الملحومة بالتوازي ، فيمكنك حساب المقاومة المكافئة بشكل أسرع باستخدام هذه الآلة الحاسبة.

اتصال مختلط من الموصلات

هذا النوع من الاتصال يتكون من شلالات المقاومات. على سبيل المثال ، لدينا سلسلة من 10 موصلات متصلة في سلسلة ، تليها سلسلة من 10 موصلات متصلة على التوازي. ستكون المقاومة المكافئة لهذه الدائرة مساوية لمجموع المقاومة المكافئة لهذه المراحل. هذا ، في الواقع ، هنا اتصال تسلسليمرحلتين من الموصلات.

يقوم العديد من المهندسين بالتحسين مخططات مختلفة. والغرض منه هو تقليل عدد العناصر في الدائرة عن طريق اختيار عناصر أخرى ذات قيم مقاومة مناسبة. مخططات معقدةتنقسم إلى عدة مجموعات صغيرة ، لأنه من الأسهل بكثير إجراء الحسابات.

الآن ، في القرن الحادي والعشرين ، أصبح عمل المهندسين أسهل بكثير. بعد كل شيء ، قبل بضعة عقود ، تم إجراء جميع الحسابات يدويًا. والآن تطور المبرمجون آلة حاسبة خاصةلحساب مقاومة الدائرة المكافئة. يحتوي على الصيغ المستخدمة في العمليات الحسابية.

في هذه الآلة الحاسبة ، يمكنك تحديد نوع الاتصال ، ثم إدخال قيم المقاومة في الحقول الخاصة. بعد بضع ثوان ، سترى هذه القيمة بالفعل.

يوجد في كل دائرة كهربائية مقاوم مقاوم للتيار الكهربائي. المقاومات من نوعين: ثابت ومتغير. أثناء تطوير أي دائرة كهربائيةوإصلاح المنتجات الإلكترونية ، غالبًا ما يكون من الضروري استخدام المقاوم بالتقييم المطلوب.

رغم المقاومات لها تصنيفات مختلفة، قد لا يكون من الممكن العثور على العنصر الضروري ، أو حتى لا يمكن لأي عنصر على الإطلاق توفير المؤشر المطلوب.

يمكن أن يكون حل هذه المشكلة هو استخدام الاتصال التسلسلي والمتوازي. بعد قراءة هذا المقال ، ستتعرف على ميزات الحساب واختيار قيم المقاومة المختلفة.

في كثير من الأحيان ، في تصنيع أي جهاز ، يتم استخدام مقاومات متصلة وفقًا لدائرة تسلسلية. يتمثل تأثير استخدام خيار التجميع هذا في زيادة المقاومة الكلية للدائرة. بالنسبة لخيار توصيل العناصر ، يتم حساب المقاومة التي ينشئونها على أنها مجموع التصنيفات. إذا تم تجميع الأجزاء وفقًا لمخطط مواز ، فهنا بحاجة لحساب المقاومةباستخدام الصيغ أدناه.

يتم استخدام مخطط التوصيل المتوازي في المواقف التي تكون فيها المهمة هي تقليل المقاومة الكلية ، بالإضافة إلى زيادة الطاقة لمجموعة من العناصر المتصلة بشكل متوازٍ ، والتي يجب أن تكون أكبر مما لو كانت متصلة بشكل منفصل.

حساب المقاومة

في حالة توصيل الأجزاء ببعضها البعض ، باستخدام دائرة متوازية لحساب المقاومة الكلية ، سيتم استخدام الصيغة التالية:

R (gen) = 1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / Rn).

R1-R3 و Rn مقاومات متصلة بالتوازي.

علاوة على ذلك ، إذا تم إنشاء الدائرة على أساس عنصرين فقط ، فيجب استخدام الصيغة التالية لتحديد إجمالي المقاومة الاسمية:

R (الإجمالي) = R1 * R2 / R1 + R2.

R (gen) - المقاومة الكلية ؛
R1 و R2 مقاومات متصلة بالتوازي.

مخطط الحساب الشامل

فيما يتعلق بالهندسة الراديوية ، يجب الانتباه إلى قاعدة مهمة واحدة: إذا كانت العناصر متصلة ببعضها البعض في دائرة متوازية لديها نفس النتيجة، ثم لحساب القيمة الاسمية الإجمالية فمن الضروري معنى عاممقسومًا على عدد العقد المتصلة:

R (الإجمالي) - القيمة الإجمالية للمقاومة ؛
R هي قيمة المقاوم المتصل بالتوازي ؛
n هو عدد العقد المتصلة.

يجب إيلاء اهتمام خاص لحقيقة أن المقاومة النهائية في حالة استخدام اتصال متوازي سيكون بالتأكيد أقلمقارنة بتصنيف أي عنصر متصل بالدائرة.

مثال على الحساب

لمزيد من الوضوح ، ضع في اعتبارك المثال التالي: لنفترض أن لدينا ثلاثة مقاومات ، وقيمها هي على التوالي 100 و 150 و 30 أوم. إذا استخدمنا الصيغة الأولى لتحديد إجمالي القيمة الاسمية ، فسنحصل على ما يلي:

R (الإجمالي) = 1 / (1/100 + 1/150 + 1/30) = 1 / (0.01 + 0.007 + 0.03) = 1 / 0.047 = 21.28 أوم.

إذا قمت بإجراء حسابات بسيطة ، يمكنك الحصول على ما يلي: بالنسبة لدائرة تتضمن ثلاثة أجزاء ، حيث أدنى مقاومة هي 30 أوم ، فإن القيمة الاسمية الناتجة ستكون 21.28 أوم. سيكون هذا المؤشر أقل من القيمة الدنيا للقيمة الاسمية في الدائرة بحوالي 30٪.

الفروق الدقيقة المهمة

عادة ، بالنسبة للمقاومات ، يتم استخدام الاتصال المتوازي عندما تكون المهمة هي إنشاء مقاومة ذات طاقة أكبر. لحلها ، ستكون المقاومات مطلوبة ، والتي يجب أن يكون لها مؤشرات مقاومة وقوة متساوية. مع هذا الخيار يمكنك تحديد القوة الكلية على النحو التالي: يجب مضاعفة قوة عنصر واحد مع العدد الإجمالي لجميع المقاومات التي تتكون منها الدائرة ، متصلة ببعضها البعض وفقًا التوصيل بالتوازي.

لنفترض أنه إذا استخدمنا خمسة مقاومات ، قيمتها الاسمية 100 أوم ، وقوة كل منها 1 وات ، وهي متصلة ببعضها البعض وفقًا لدائرة موازية ، فإن المقاومة الإجمالية ستكون 20 أوم ، وستكون القوة 5 واط.

إذا أخذنا نفس المقاومات ، لكننا قمنا بتوصيلها وفقًا للدائرة التسلسلية ، فستكون الطاقة النهائية 5 وات ، وستكون القيمة الإجمالية 500 أوم.

استنتاج

هناك طلب كبير على الدائرة المتوازية لتوصيل المقاومات لسبب أن المهمة تنشأ غالبًا لإنشاء مثل هذا التصنيف الذي لا يمكن تحقيقه باستخدام اتصال متوازي بسيط. حيث إجراء حساب هذه المعلمة معقد نوعًا ماحيث يجب أن تؤخذ المعلمات المختلفة في الاعتبار.

هنا ، يتم لعب دور مهم ليس فقط من خلال عدد العناصر المتصلة ، ولكن أيضًا من خلال معلمات تشغيل المقاومات - أولاً وقبل كل شيء ، المقاومة والقوة. إذا كان أحد العناصر المتصلة به مؤشر غير مناسب ، فلن يحل هذا بشكل فعال مشكلة إنشاء الفئة المطلوبة في الدائرة.

تعريف الاتصال الموازي

الاتصال الموازي للعناصر الكهربائية (الموصلات ، المقاومة ، السعة ، المحاثة) هو اتصال يكون لعناصر الدائرة المتصلة نقطتا توصيل مشتركتان.

تعريف آخر: المقاومة متصلة بالتوازي إذا كانت متصلة بنفس زوج العقد.

تعيين رسومي لمخطط التوصيل المتوازي

يوضح الشكل أدناه الاتصال المتوازي للمقاومات R1 و R2 و R3 و R4. يمكن أن نرى من الرسم التخطيطي أن كل هذه المقاومات الأربعة لها نقطتان مشتركتان (عقد التوصيل).

في الهندسة الكهربائية ، من المعتاد ، ولكن ليس مطلوبًا بشكل صارم ، سحب الأسلاك أفقيًا وعموديًا. لذلك ، يمكن تصوير نفس الدائرة كما في الشكل أدناه. هذا أيضًا اتصال موازٍ لنفس المقاومات.

صيغة لحساب الاتصال المتوازي للمقاومات

عند الاتصال بالتوازي ، يكون مقلوب المقاومة المكافئة مساويًا لمجموع التبادلات لجميع المقاومات المتصلة المتوازية. يساوي التوصيل المكافئ مجموع كل المواصلات المتصلة بالتوازي في دائرة كهربائية.

بالنسبة للدائرة أعلاه ، يمكن حساب المقاومة المكافئة باستخدام الصيغة:

في حالة معينة ، عندما يتم توصيل مقاومين بشكل متوازٍ:

يتم تحديد مقاومة الدائرة المكافئة بواسطة الصيغة:

في حالة توصيل مقاومات متطابقة "n" ، يمكن حساب المقاومة المكافئة باستخدام صيغة خاصة:

تتبع الصيغ الخاصة بالحساب الخاص من الصيغة الرئيسية.

صيغة لحساب التوصيل المتوازي للحاويات (المكثفات)

في اتصال موازيةالسعة (المكثفات) ، السعة المكافئة تساوي مجموع السعات المتصلة المتوازية:

صيغة لحساب الاتصال المتوازي للمحثات

عندما يتم توصيل المحاثات بالتوازي ، يتم حساب المحاثة المكافئة بنفس طريقة المقاومة المكافئة في الاتصال المتوازي:

وتجدر الإشارة إلى أن الصيغة لا تأخذ في الاعتبار الحث المتبادل.

مثال قابل للطي المقاومة الموازية

بالنسبة لجزء من الدائرة الكهربائية ، من الضروري إيجاد اتصال موازٍ للمقاومات لتحويلها إلى واحد.

يمكن أن نرى من الرسم التخطيطي أن R2 و R4 فقط متصلان بالتوازي. R3 ليس بالتوازي ، لأن طرف واحد متصل بـ E1. R1 - متصل في أحد طرفيه بـ R5 ، وليس بالعقدة. R5 - متصل في أحد طرفيه بـ R1 ، وليس بالعقدة. يمكنك أيضًا القول أن الاتصال المتسلسل للمقاومات R1 و R5 متصل بالتوازي مع R2 و R4.

التيار في اتصال متوازي

عندما يتم توصيل المقاومات بالتوازي ، يكون التيار عبر كل مقاوم مختلفًا بشكل عام. كمية التيار تتناسب عكسيا مع مقدار المقاومة.

الجهد المتوازي

مع الاتصال المتوازي ، يكون فرق الجهد بين العقد التي تجمع عناصر الدائرة واحدًا لجميع العناصر.

تطبيق اتصال متوازي

1. في الصناعة ، يتم إجراء مقاومات لقيم معينة. في بعض الأحيان يكون من الضروري الحصول على قيمة مقاومة خارج هذه السلسلة. للقيام بذلك ، يمكنك توصيل عدة مقاومات بالتوازي. ستكون المقاومة المكافئة دائمًا أقل من أكبر قيمة مقاومة.

2. الفاصل الحالي.

في الممارسة العملية ، غالبًا ما تتم مواجهة مشكلة العثور على مقاومة الموصلات والمقاومات لطرق الاتصال المختلفة. يناقش المقال كيفية حساب المقاومة وبعض المشكلات الفنية الأخرى.

مقاومة الموصل

جميع الموصلات لها خاصية منع تدفق التيار الكهربائي ، وتسمى عادة المقاومة الكهربائية R ، وتقاس بالأوم. هذه هي الخاصية الرئيسية للمواد الموصلة.

تستخدم للحسابات الكهربائية المقاومة النوعية- ρ أوم م / مم 2. جميع المعادن موصلات جيدة ، والنحاس والألمنيوم يستخدمان على نطاق واسع ، والحديد يستخدم بشكل أقل. أفضل موصل هو الفضة ، ويستخدم في الصناعات الكهربائية والإلكترونية. تستخدم السبائك ذات المقاومة العالية على نطاق واسع.

عند حساب المقاومة يتم استخدام الصيغة المعروفة من مقرر الفيزياء المدرسية:

R = ρ · l / S ، S - منطقة المقطع العرضي ؛ ل - الطول.

إذا كنت تأخذ موصلين ، فإن مقاومتهما عند الاتصال بالتوازي ستصبح أقل بسبب الزيادة في إجمالي المقطع العرضي.

وتسخين الموصل

بالنسبة للحسابات العملية لأنماط تشغيل الموصلات ، يتم استخدام مفهوم الكثافة الحالية - δ A / مم 2 ، يتم حسابها بالصيغة:

δ = I / S ، I - الحالي ، S - القسم.

التيار الذي يمر عبر الموصل يسخن. كلما زاد حجم δ ، زاد ارتفاع درجة حرارة الموصل. بالنسبة للأسلاك والكابلات ، تم تطوير معايير الكثافة المسموح بها ، والتي ترد في موصلات أجهزة التسخين ، هناك معايير لكثافة التيار.

إذا كانت الكثافة أعلى من تلك المسموح بها ، فقد يتم تدمير الموصل ، على سبيل المثال ، عند ارتفاع درجة حرارة الكابل ، يتم إتلاف عزله.

تنظم القواعد حساب الموصلات للتدفئة.

طرق توصيل الموصلات

إنه أكثر ملاءمة لتصوير أي موصل على الرسوم البيانية كما المقاومة الكهربائية R ، فمن السهل قراءتها وتحليلها. لا يوجد سوى ثلاث طرق لتوصيل المقاومات. الطريقة الأولى هي أسهل - اتصال تسلسلي.

توضح الصورة أن المقاومة الإجمالية هي: R \ u003d R 1 + R 2 + R 3.

الطريقة الثانية أكثر تعقيدًا - اتصال متوازي. يتم حساب المقاومة في اتصال متوازي على مراحل. يتم حساب الموصلية الكلية G = 1 / R ، ثم المقاومة الكلية R = 1 / G.

يمكنك القيام بذلك بشكل مختلف ، قم أولاً بحساب المقاومة الإجمالية عند R1 و R2 ، ثم كرر العملية وابحث عن R.

طريقة الاتصال الثالثة هي الأكثر تعقيدًا - اتصال مختلط ، أي أن جميع الخيارات المدروسة موجودة. يظهر المخطط في الصورة.

لحساب هذه الدائرة ، يجب تبسيطها ؛ لهذا الغرض ، يتم استبدال المقاومات R2 و R3 بواحد R2.3. اتضح مخطط بسيط.

R2،3،4 = R2،3 R4 / (R2،3 + R4).

تصبح الدائرة أكثر بساطة ، فهي تحتوي على مقاومات لها اتصال تسلسلي. في المزيد المواقف الصعبةيتم استخدام نفس طريقة التحويل.

أنواع الموصلات

في الهندسة الإلكترونية ، أثناء الإنتاج ، تكون الموصلات عبارة عن شرائح رقيقة من رقائق النحاس. بسبب طولها القصير ، فإن مقاومتها لا تكاد تذكر ، وفي كثير من الحالات يمكن إهمالها. بالنسبة لهذه الموصلات ، تقل المقاومة في الاتصال المتوازي بسبب الزيادة في المقطع العرضي.

يمثل قسم كبير من الموصلات لف الأسلاك. وهي متوفرة بأقطار مختلفة - من 0.02 إلى 5.6 ملم. للمحولات القوية والمحركات الكهربائية ، يتم إنتاج قضبان نحاسية مستطيلة. في بعض الأحيان ، أثناء الإصلاحات ، يتم استبدال الأسلاك ذات القطر الكبير بعدة أسلاك أصغر متصلة بالتوازي.

قسم خاص من الموصلات يمثله الأسلاك والكابلات ، توفر الصناعة أوسع اختيار من الدرجات لمعظم احتياجات مختلفة. غالبًا ما يتعين عليك استبدال كابل واحد بعدة أقسام أصغر. أسباب ذلك مختلفة تمامًا ، على سبيل المثال ، من الصعب جدًا وضع كبل به مقطع عرضي 240 مم 2 على طول طريق به انحناءات حادة. تم تغييره إلى 2 × 120 مم 2 وتم حل المشكلة.

حساب الأسلاك للتدفئة

يتم تسخين الموصل بواسطة التيار المتدفق ، إذا تجاوزت درجة حرارته القيمة المسموح بها ، يتم تدمير العزل. يوفر PUE لحساب الموصلات للتدفئة ، والبيانات الأولية لها هي القوة والظروف الحالية بيئة خارجيةحيث يتم وضع الموصل. وفقًا لهذه البيانات ، يتم تحديد الموصل أو الكبل الموصى به من الجداول الموجودة في PUE).

من الناحية العملية ، هناك حالات زاد فيها الحمل على الكبل الموجود بشكل كبير. هناك طريقتان للخروج - لاستبدال الكبل بآخر ، يمكن أن يكون مكلفًا ، أو وضع كابل آخر موازٍ له من أجل تخفيف الكبل الرئيسي. في هذه الحالة ، تقل مقاومة الموصل في الاتصال المتوازي ، وبالتالي ينخفض توليد الحرارة.

من أجل تحديد المقطع العرضي للكابل الثاني بشكل صحيح ، يستخدمون جداول PUE ، من المهم عدم ارتكاب خطأ في تحديد تيار التشغيل الخاص به. في هذه الحالة ، سيكون تبريد الكابلات أفضل من تبريد واحد. يوصى بحساب المقاومة عند توصيل كبلين بالتوازي من أجل تحديد تبديد الحرارة بشكل أكثر دقة.

حساب الموصلات لفقدان الجهد

عندما يقع المستهلك R n على مسافة كبيرة L من مصدر الطاقة ، تظهر U 1 كبيرة جدًا على أسلاك الخط. يتلقى المستهلك R n جهدًا U 2 أقل بكثير من U 1 الأولي. في الممارسة العملية ، تعمل المعدات الكهربائية المختلفة المتصلة بالخط بالتوازي كحمل.