Jak zapojit žárovky sériově a paralelně
Každý den používáme zdroje světla. Žárovky jsou zapojeny buď sériově, nebo paralelně. Každá metoda má své zvláštní vlastnosti a je účinná ve specifických situacích.
Lze žárovky zapojit paralelně
Tento typ připojení je nejúčinnější. Žárovka je připojena k fázi a nule. Pokud jsou připojeny dvě nebo více žárovek, mohou být vodiče, které přivádějí napětí, zkrouceny dohromady.
Častěji jsou však všechny zátěže připojeny ke společnému kabelu. Paralelní připojení je buď paprskové, nebo řetězové. V prvním případě je ke každé lampě veden samostatný kabel. V druhém případě jsou fáze a nula přiváděny k prvnímu světelnému zdroji a ostatní jsou přiváděny částečně.
Při použití halogenových svítidel s transformátorem nezapomeňte, že se připojují k sekundárnímu vinutí měniče pomocí svorkovnic.
Paralelním zapojením lze nevýhody svítidla poněkud zmírnit a omezit blikání zářivek. Do obvodu je přidán kondenzátor, který posouvá fázi všech prvků obvodu.
Pravidla pro připojení žárovek
Při připojování žárovek je třeba dodržovat pravidla. Zvažte sériové a paralelní zapojení.
Sériové připojení
Sériové zapojení znamená, že síťové napájení 220 V je připojeno tak, aby všemi prvky v obvodu protékal stejný proud. Rozložení úbytku napětí je úměrné vnitřnímu odporu zátěže. Výkon je rovněž rozdělen proporcionálně.
Při sériovém zapojení se společným spínačem nebudou světla svítit naplno. Pokud jsou připojeny žárovky s různým příkonem, svítidlo s vyšším odporem bude mít jasnější světlo.
Typické sériové zapojení je znázorněno na následujícím obrázku.
Paralelní .
To se liší, pokud je na každou žárovku přivedeno plné síťové napětí. Proud se mění v závislosti na odporu svítidla.
Vodiče jsou k zásuvkám připojeny stejným způsobem, někdy na principu přípojnic, kdy jsou všechny zátěže připojeny ke společné síti.
K jedné síti lze připojit libovolný počet žárovek. Spínač funguje stejně jako při sériovém zapojení.
Výhody a nevýhody paralelního připojení
Výhody:
- Pokud jeden prvek selže, ostatní fungují dál;
- Obvod poskytuje nejjasnější možné světlo, protože do každého svítidla je přiváděno plné napětí;
- Z jednoho svítidla lze odvést libovolný počet vodičů pro připojení dalších zátěží (je vyžadována jedna nula a určitý počet fází);
- Vhodné pro energeticky úsporná elektrická zařízení.
Kromě velkého počtu vodičů v rozvětveném systému s mnoha svítidly nemá téměř žádné nevýhody.
Používání stránek
V každodenním životě je paralelní spojení velmi časté. Například osvětlení vánočního stromku, kde mají všechny žárovky maximální jas.
Spojením lze vytvořit libovolně dlouhé vnitřní osvětlení. Výměna vyhořelého prvku je snadná. Dvě 60W svítidla lze vyměnit za jednu 10W žárovku, aniž by to mělo vliv na parametry osvětlení. Tuto vlastnost obvodu používají zkušení elektrikáři pro identifikaci fází v třífázových sítích.
Halogenové a žárovkové žárovky nejen jasně svítí, ale také zahřívají prostředí. Proto se často používají v garážích, hangárech nebo dílnách k vytápění místností. Jednotky se připojují k elektrické síti umístěním do kovového bloku. Konstrukce se zahřívá až na 60 stupňů a udržuje příjemnou teplotu v místnosti. Vysoký výkon však vede k častému vyhoření žárovek.
Video na téma: CO JE LINEÁRNÍ A PARALELNÍ SPOJENÍ
Paralelní zapojení se používá v pásovém osvětlení, lustrech a pouličním osvětlení. Každou lampu lze ovládat samostatně, což zvyšuje pohodlí při používání sdílené sítě. Stačí do systému nainstalovat správný počet spínačů.
V domech a bytech jsou k síti paralelně připojena nejen světla, ale i další spotřebiče.
U svítidel LED se nezřídka používá smíšené zapojení založené na sériovém řetězci zátěží a následném paralelním zapojení do stejného řetězce.
Tipy: Jak zjistit, zda zapojit lampy nebo zátěž sériově nebo paralelně?
Příklad výpočtu zapojení svítidel s různým příkonem
K rozpoznání rozdílu stačí základní znalost Ohmova zákona a dalších jednoduchých elektrických zákonů.
Předpokládejme, že máme žárovku s napětím 220 V. Při 50 Hz se jedná o čistě činný odpor, takže je vhodnější se jím zabývat v úvodních otázkách. Má-li lampa výkon 100 wattů, pak jí po zapojení do zásuvky poteče proud. I=P/U=100W/220V=0,5A (zhruba tolik, aby to stačilo k úvaze). Bude na něj dopadat plné síťové napětí 220 V. Můžete vypočítat odpor vlákna: R=U/I=220 voltů /0,5 ampérů =400 ohmů (přibližně).
Pokud připojíte druhou podobnou žárovku paralelně k první, je zřejmé, že na každou žárovku bude působit celé síťové napětí. Odběr proudu Ipcr se rozdělí na dva proudy a přes každou žárovku půjde I=U/R=220 voltů/400 ohmů=0,5 ampéru.. Spotřebovaný proud se bude rovnat součtu obou proudů (tak říká první Kirchhoffův zákon) a bude 1 A. Výsledkem je, že obě svítidla budou na plném síťovém napětí, bude jimi protékat jmenovitý proud a celkový světelný tok bude roven dvojnásobku světelného toku jednoho svítidla.
Pokud jsou dvě stejná svítidla zapojena do série, síťové napětí se mezi ně rozdělí a na každé z nich bude dopadat přibližně 110 V. Celkový odpor obvodu by byl Rcomm=400+400=800 ohmůa proud procházející každou žárovkou (při sériovém zapojení je pro každý prvek stejný) bude činit I = U/Rcomm=220 V/800 Ohm = 0,25 A.. Výsledkem je:
- na každou žárovku připadá pouze polovina síťového napětí;
- Každým světelným zdrojem protéká proud snížený o dvojnásobek jmenovitého proudu.
K odhadu světelného toku žárovek pro tento případ můžeme použít Jouleův-Lenzův zákon. Žárovky svítí zahříváním vlákna. Během času t vlákno uvolní určité množství tepla. Q=I2*R*t=U*I*t. Proud se sníží na polovinu a napětí jedné žárovky se rovněž sníží na polovinu. To znamená, že lze očekávat pokles světelného toku o 2*2=4 krát. U dvou světelných zdrojů se světelný tok sníží na polovinu ve srovnání s jedním světelným zdrojem v nominálním režimu. Při sériovém zapojení tedy budou dvě žárovky svítit přibližně dvakrát slaběji než jedna žárovka.
Problém by se dal vyřešit použitím žárovek s provozním napětím, které je poloviční oproti napětí v síti.. Pokud použijete dva stowattové světelné zdroje při napětí 127 V, napětí 220 V se sníží na polovinu a každá žárovka bude pracovat se svým jmenovitým výkonem, čímž se zdvojnásobí světelný tok ve srovnání s jednou žárovkou stejného výkonu. Tím se však nezbavíte hlavní nevýhody tohoto schématu - pokud jedna lampa selže, obvod se přeruší a přestane svítit i druhá lampa.
Všechny výše uvedené údaje platí pro žárovky se stejným příkonem. Pokud se příkon svítidel výrazně liší, dochází v obvodech k následujícím účinkům. Předpokládejme, že jedna lampa na 220 V má příkon 70 W a druhá 140 W.
Pak je jmenovitý proud prvního I1=P/U=70/220=0,3 A (zaokrouhleno), druhý I2=140/220=0,7 ampéru.. Odpor vlákna méně výkonného svítidla R1=U/I=220/0,3=700 ohmů, druhý - R2=220/0,7=300 ohmů.
Žárovka s vyšším výkonem odpovídá nižšímu odporu vlákna.
Při paralelním zapojení bude napětí obou svítidel stejné, přičemž každé svítidlo bude mít jiný proud. Celkový odběr proudu je součtem obou proudů Ipc=0,3+0,7=1 ampér. Každá žárovka pracuje ve jmenovitém režimu a spotřebovává vlastní proud.
Při sériovém zapojení je proud omezen odporem. Rcomm=300+700=1000 Ohm a bude se rovnat I=U/R=220/1000=0,2 A. Napětí se rozloží úměrně odporu vlákna (výkonu). U 140wattové žárovky to bude 1/3 napětí 220 V - přibližně 70 V. U nízkowattové žárovky jsou to 2/3 napětí 220 V. Tedy asi 140 voltů. Obě žárovky budou kvůli sníženému napětí a proudu nedostatečně svítit, ale režim pro ně bude zesvětlený. Jinak je tomu v případě, že se používají žárovky s polovičním napětím sítě. U žárovky s nižším příkonem bude napětí vyšší, než je povoleno, a rozdíl bude tím větší, čím větší bude rozdíl ve výkonu. Taková lampa brzy selže. To je další nevýhoda sériového zapojení svítidel. Z tohoto důvodu se v praxi používá velmi zřídka. Výjimkou je sériové zapojení zářivek. Předpokládá se, že jsou stabilnější.
Shrnutí rozdílů mezi paralelním a sériovým provozem:
- při paralelním zapojení je napětí na všech spotřebičích stejné, proud je rozdělen úměrně výkonu svítidel (pokud je výkon stejný, proudy budou stejné), celkový odběr proudu se rovná součtu proudů všech svítidel;
- V sériovém zapojení bude proud všemi žárovkami stejný, je dán celkovým odporem obvodu (a bude menší než proud žárovky s nejnižším výkonem), napětí na spotřebičích bude rozloženo úměrně výkonu žárovek (pokud je stejný, budou napětí stejná).
S ohledem na tyto zásady lze analyzovat jakýkoli obvod.
Jak se vyhnout chybám
Je důležité připojit spotřebiče k elektrické síti v souladu s elektrotechnickými předpisy. Detaily zapojení nejsou zřejmé a nemusí být pochopeny těmi, kteří se v této problematice nevyznají.
Je důležité vzít v úvahu:
- Každý typ zapojení má své zvláštnosti související s Ohmovým zákonem. V sériovém zapojení je proud ve všech částech obvodu stejný, zatímco napětí závisí na odporu. Při paralelním zapojení je napětí stejné a celkový proud je součtem hodnot jednotlivých sekcí.
- Žádný obvod by neměl být přetěžován, protože to může vést k nestabilnímu provozu spotřebičů a poškození vodičů.
- Při paralelním zapojení musí průřez vodičů odpovídat použitému zatížení, jinak je nevyhnutelné přehřátí vodičů, které vede k roztavení vinutí a zkratu.
- Fáze je přivedena do vypínače, nulový vodič jde do svítidla. Nedodržení tohoto pravidla může mít při výměně lampy za následek úraz elektrickým proudem, protože zařízení je pod napětím, i když je vypnuté.
- Hlavní kabel od svítidla je připojen ke společné svorce. Pokud je připojen k zásuvce, bude fungovat pouze část obvodu.
- Před instalací spínače je nejlepší si vodiče předem označit. Při instalaci bude jednoduché připojit stejnojmenné vodiče.
Nedodržení doporučení může vést k nestabilnímu provozu osvětlovacího zařízení, rychlému vyhoření žárovky a vážnému zranění s rizikem smrti.
