Jak łączyć żarówki szeregowo i równolegle

Każdego dnia korzystamy ze źródeł światła. Lampy są połączone szeregowo lub równolegle. Każda metoda ma swoje cechy szczególne i jest skuteczna w określonych sytuacjach.

Czy żarówki można łączyć równolegle?

Ten typ połączenia jest najbardziej efektywny. Żarówka jest podłączona do fazy i zera. Gdy podłączone są dwie lub więcej żarówek, przewody doprowadzające napięcie mogą być ze sobą skręcone.

Częściej jednak wszystkie obciążenia są podłączone do wspólnego kabla. Połączenie równoległe to połączenie wiązkowe lub połączenie łańcuchowe. W pierwszym przypadku do każdej lampy doprowadzony jest osobny kabel. W drugim przypadku faza i zero są doprowadzane do pierwszego źródła światła, a pozostałe są doprowadzane częściowo.

Podłączenie odbiorników do sieci zasilającej.

W przypadku stosowania opraw halogenowych z transformatorem należy pamiętać, że są one podłączane do uzwojenia wtórnego przetwornicy za pomocą listew zaciskowych.

Dzięki połączeniu równoległemu można nieco zniwelować wady oprawy i zmniejszyć migotanie świetlówek. Do obwodu dodawany jest kondensator, który przesuwa fazę wszystkich elementów obwodu.

Zasady podłączania żarówek

Podczas podłączania żarówek należy przestrzegać określonych zasad. Należy rozważyć połączenia szeregowe i równoległe.

Przyłącze szeregowe

Połączenie szeregowe oznacza, że sieć zasilająca 220 V jest podłączona w taki sposób, że przez wszystkie elementy obwodu przepływa ten sam prąd. Rozkład spadku napięcia jest proporcjonalny do rezystancji wewnętrznej obciążeń. Moc jest również rozdzielana proporcjonalnie.

W przypadku zastosowania połączenia szeregowego ze wspólnym wyłącznikiem, światła nie będą się palić z pełną mocą. Jeśli podłączone są lampy o różnej mocy, oprawa o większej rezystancji będzie miała jaśniejsze światło.

Typowe połączenie łańcuchowe jest przedstawione na poniższym schemacie.

Schemat połączenia szeregowego.

Parallel .

Inaczej jest, gdy do każdej żarówki przyłożone jest pełne napięcie sieciowe. Prąd będzie się zmieniał w zależności od rezystancji osprzętu.

Schemat połączeń równoległych.

Przewody są podłączone do gniazdek lamp w ten sam sposób, czasami zgodnie z zasadą szynoprzewodów, gdzie wszystkie obciążenia są podłączone do wspólnej sieci zasilającej.

Do jednej sieci zasilającej można podłączyć dowolną liczbę żarówek. Przełącznik działa w taki sam sposób, jak w przypadku połączenia szeregowego.

Zalety i wady połączenia równoległego

Zalety:

• Jeśli jeden z elementów ulegnie awarii, pozostałe działają dalej;
• Układ daje najjaśniejsze możliwe światło, ponieważ do każdej oprawy jest doprowadzane pełne napięcie;
• Z jednej lampy można przekierować dowolną liczbę przewodów w celu podłączenia dodatkowych odbiorników (wymagane jest jedno zero i określona liczba faz);
• Odpowiednie dla energooszczędnych urządzeń elektrycznych.

Schemat podłączenia żarówki energooszczędnej do zasilacza EB.

Praktycznie nie ma wad, poza dużą liczbą przewodów w rozgałęzionym systemie z wieloma lampami.

Korzystanie z witryny

W życiu codziennym połączenie równoległe jest bardzo powszechne. Na przykład lampki choinkowe, w których wszystkie żarówki mają maksymalną jasność.

Łącząc je, można stworzyć oświetlenie wewnętrzne o dowolnej długości. Wymiana przepalonego elementu jest łatwa. Dwie oprawy 60 W można zamienić na jedną żarówkę 10 W bez wpływu na parametry oświetlenia. Ta właściwość obwodu jest wykorzystywana przez doświadczonych elektryków do identyfikacji faz w sieciach trójfazowych.

Żarówki halogenowe i żarowe nie tylko dają jasny blask, ale także nagrzewają środowisko. Z tego powodu są one często stosowane w garażach, hangarach i warsztatach do ogrzewania pomieszczeń. Urządzenia są podłączane do sieci elektrycznej przez umieszczenie ich w metalowym bloku. Konstrukcja nagrzewa się do 60 stopni i utrzymuje komfortową temperaturę w pomieszczeniu. Jednak duża moc prowadzi do częstego przepalania się lamp.

Film na temat: CO TO JEST DŁUGOŚĆ I POŁĄCZENIE PARALELNE

Połączenie równoległe jest stosowane w oświetleniu paskowym, żyrandolach i oświetleniu ulicznym. Każda lampa może być sterowana oddzielnie, co zwiększa wygodę korzystania ze wspólnej sieci. Wystarczy zainstalować w systemie odpowiednią liczbę przełączników.

W domach i mieszkaniach nie tylko oświetlenie jest podłączone równolegle do sieci, ale także inne urządzenia.

W przypadku opraw oświetleniowych LED nierzadko stosuje się połączenie mieszane, polegające na szeregowym połączeniu obciążeń, po którym następuje połączenie równoległe z tym samym łańcuchem.

Wskazówki: Jak dowiedzieć się, czy lampy lub obciążenie należy łączyć szeregowo czy równolegle?

Przykład obliczania sposobu podłączenia lamp o różnej mocy

Wystarczy podstawowa znajomość prawa Ohma i innych prostych praw elektrycznych, aby dostrzec różnicę.

Załóżmy, że istnieje żarówka o napięciu 220 V. Przy częstotliwości 50 Hz jest to wyłącznie opór czynny, więc wygodniej jest się nim zająć w początkowych pytaniach. Jeśli lampa ma moc 100 W, to po podłączeniu jej do prądu przepłynie przez nią prąd I=P/U=100W/220V=0,5A (mniej więcej tyle, ile potrzeba do rozumowania). Pada na nią pełne napięcie sieciowe 220 V. Można obliczyć rezystancję żarnika: R=U/I=220 V /0,5 A =400 omów (w przybliżeniu).

Jeśli podłączy się drugą podobną żarówkę równolegle z pierwszą, to oczywiste jest, że do każdej z nich będzie przyłożone całe napięcie sieciowe. Pobór prądu Ipcr rozdzieli się na dwa strumienie i przez każdą z żarówek będzie płynął I=U/R=220 V/400 Om=0,5 Ampera.. Pobrany prąd będzie równy sumie obu prądów (tak mówi pierwsze prawo Kirchhoffa) i wyniesie 1 A. W rezultacie obie lampy będą miały pełne napięcie sieciowe, będzie przez nie płynął prąd znamionowy, a całkowity strumień świetlny będzie równy dwukrotności strumienia jednej oprawy.

Równoległe i szeregowe łączenie źródeł światła o jednakowej mocy.

Jeśli dwie identyczne oprawy oświetleniowe zostaną połączone szeregowo, napięcie sieciowe zostanie podzielone między nie i na każdą z nich spadnie około 110 V. Całkowity opór obwodu wynosiłby Rcomm=400+400=800 omówa prąd płynący przez każdą lampę (w połączeniu szeregowym jest on taki sam dla każdego elementu) będzie wynosił I = U/Rcomm=220 V/800 Ohm = 0,25 A.. W związku z tym:

• przy każdej żarówce spada tylko połowa napięcia sieciowego;
• Przez każdą lampę przepływa prąd o wartości zmniejszonej o współczynnik 2 w stosunku do prądu znamionowego.

Aby oszacować strumień świetlny żarówek w tym przypadku, można skorzystać z prawa Joule'a-Lenza. Żarówki żarowe świecą dzięki ogrzewaniu żarnika. W czasie t żarnik wydzieli pewną ilość ciepła Q=I²*R*t=U*I*t. Prąd zmniejszy się o połowę, a napięcie jednej żarówki również spadnie o połowę. Oznacza to, że można się spodziewać zmniejszenia strumienia świetlnego o 2*2=4 razy. W przypadku dwóch lamp strumień świetlny zmniejsza się o połowę w porównaniu z jedną lampą w trybie nominalnym. Oznacza to, że w połączeniu szeregowym dwie żarówki będą świecić mniej więcej dwa razy słabiej niż jedna żarówka.

Problem ten można rozwiązać, stosując lampy o napięciu roboczym równym połowie napięcia sieciowego.. Jeśli użyjemy dwóch stuwatowych źródeł światła przy napięciu 127 V, napięcie 220 V zmniejszy się o połowę, a każda lampa będzie pracować z mocą znamionową, podwajając strumień świetlny w porównaniu z pojedynczą lampą o tej samej mocy. Nie eliminuje to jednak głównej wady tego systemu - jeśli jedna lampa ulegnie awarii, obwód zostaje przerwany i druga lampa również przestaje świecić.

Wszystko powyższe dotyczy lamp o tej samej mocy. Jeśli moc opraw znacznie się różni, w obwodach występują następujące efekty. Załóżmy, że jedna lampa zasilana napięciem 220 V ma moc 70 W, a druga moc 140 W.

Wówczas prąd znamionowy pierwszego I1=P/U=70/220=0,3 ampera (zaokrąglony), drugi I2=140/220=0,7 ampera.. Rezystancja żarnika oprawy o mniejszej mocy R1=U/I=220/0,3=700 omów, drugi - R2=220/0,7=300 ohm.

Lampa o większej mocy odpowiada mniejszej rezystancji żarnika.

Źródła światła o różnych mocach są połączone równolegle i szeregowo.

W połączeniu równoległym napięcie w obu oprawach będzie równe, a każda lampa będzie przewodzić inny prąd. Całkowity pobór prądu jest sumą tych dwóch prądów Ipc=0,3+0,7=1 amper. Każda żarówka pracuje w trybie nominalnym i pobiera własny prąd.

W połączeniu szeregowym prąd jest ograniczony przez rezystancję Rcomm=300+700=1000 Ohm i będzie równa I=U/R=220/1000=0,2 A. Napięcie będzie rozłożone proporcjonalnie do rezystancji (mocy) żarnika. W przypadku żarówki o mocy 140 W będzie to 1/3 napięcia 220 V, czyli około 70 V. W przypadku żarówki o małej mocy jest to 2/3 napięcia 220 V. Oznacza to napięcie około 140 V. Obie lampy będą niedoświetlone ze względu na obniżone napięcie i natężenie prądu, ale tryb będzie dla nich jaśniejszy. Inaczej jest, gdy lampy są używane przy połowie napięcia sieciowego. W przypadku żarówki o niższej mocy napięcie będzie wyższe niż dopuszczalne, a różnica będzie tym większa, im większa będzie różnica w mocy. Taka lampa wkrótce zawiedzie. Jest to kolejna wada połączenia szeregowego lamp. Z tego powodu jest ona bardzo rzadko stosowana w praktyce. Wyjątkiem jest połączenie szeregowe lamp fluorescencyjnych. Przyjmuje się, że są one bardziej stabilne.

Połączenie szeregowe fluorescencyjnych źródeł światła. Tutejsze rozruszniki są również przeznaczone do pracy przy napięciu 127 V.

Podsumowując różnice między pracą równoległą a pracą szeregową:

• w połączeniu równoległym napięcie na wszystkich odbiornikach jest takie samo, prąd jest rozdzielany proporcjonalnie do mocy lamp (jeśli moc jest taka sama, prądy będą równe), całkowity pobór prądu jest równy sumie prądów wszystkich lamp;
• W połączeniu szeregowym prąd płynący przez wszystkie lampy będzie taki sam, zależy on od całkowitej rezystancji obwodu (i będzie mniejszy niż prąd lampy o najmniejszej mocy), napięcie na odbiornikach będzie rozkładać się proporcjonalnie do mocy lamp (jeśli jest ona taka sama, napięcia będą równe).

Pamiętając o tych zasadach, można przeanalizować każdy obwód.

Jak uniknąć błędów

Ważne jest, aby podłączać urządzenia do sieci zasilającej zgodnie z zasadami elektrotechniki. Szczegóły dotyczące okablowania nie są oczywiste i mogą być niezrozumiałe dla osób niezaznajomionych z tematem.

Ważne jest, aby wziąć to pod uwagę:

1. Każdy typ połączenia ma swoje osobliwości związane z prawem Ohma. W połączeniu szeregowym natężenie prądu jest jednakowe na wszystkich odcinkach obwodu, natomiast napięcie zależy od oporu. W połączeniu równoległym napięcie jest takie samo, a prąd całkowity jest sumą wartości poszczególnych sekcji.
2. Nie należy przeciążać żadnego obwodu, ponieważ może to prowadzić do niestabilnej pracy urządzeń i uszkodzenia przewodów.
3. W połączeniu równoległym przekrój przewodów musi odpowiadać przyłożonemu obciążeniu, w przeciwnym razie przegrzanie przewodów jest nieuniknione, co prowadzi do stopienia uzwojenia i zwarcia.
4. Faza jest doprowadzana do wyłącznika, a przewód neutralny do oprawy oświetleniowej. Nieprzestrzeganie tej zasady może spowodować porażenie prądem podczas wymiany lampy, ponieważ urządzenie jest pod napięciem nawet po wyłączeniu.
5. Przewód główny z oprawy oświetleniowej jest podłączony do wspólnego zacisku. Jeśli jest on podłączony do gniazdka, działa tylko część obwodu.
6. Przed zamontowaniem przełącznika najlepiej jest wcześniej oznaczyć przewody. Podczas instalacji łatwo będzie połączyć przewody o tej samej nazwie.

Nieprzestrzeganie zaleceń może spowodować niestabilną pracę sprzętu oświetleniowego, szybkie wypalenie się żarówki i poważne obrażenia ciała, z ryzykiem odniesienia obrażeń śmiertelnych.