Ako zapojiť žiarovky sériovo a paralelne
Každý deň používame zdroje svetla. Žiarovky sú zapojené sériovo alebo paralelne. Každá metóda má osobitné vlastnosti a je účinná v konkrétnych situáciách.
Môžu byť žiarovky zapojené paralelne
Tento typ pripojenia je najúčinnejší. Žiarovka je pripojená k fáze a nule. Keď sú pripojené dve alebo viac žiaroviek, vodiče, ktoré dodávajú napätie, môžu byť skrútené.
Častejšie sú však všetky záťaže pripojené na spoločný kábel. Paralelné spojenie je buď lúčové spojenie, alebo reťazové spojenie. V prvom prípade je ku každému svietidlu vedený samostatný kábel. V druhom prípade sa fáza a nula privádzajú do prvého svetelného zdroja a ostatné sa privádzajú čiastočne.
Pri používaní halogénových svietidiel s transformátorom nezabudnite, že sú pripojené k sekundárnemu vinutiu meniča pomocou svorkovníc.
Paralelným zapojením možno do určitej miery zmierniť nevýhody svietidla a znížiť blikanie žiariviek. Do obvodu sa pridá kondenzátor, ktorý posunie fázu všetkých prvkov obvodu.
Pravidlá pripájania žiaroviek
Pri pripájaní žiaroviek sa musia dodržiavať pravidlá. Zvážte sériové a paralelné zapojenia.
Sériové pripojenie
Sériové zapojenie znamená, že sieťové napájanie 220 V je pripojené tak, že všetkými prvkami v obvode preteká rovnaký prúd. Rozloženie úbytku napätia je úmerné vnútornému odporu záťaže. Výkon je tiež rozdelený proporcionálne.
Pri sériovom zapojení so spoločným spínačom nebudú svetlá horieť naplno. Ak sú pripojené žiarovky s rôznym výkonom, svietidlo s vyšším odporom bude mať jasnejšie svetlo.
Typické reťazové zapojenie je znázornené na nasledujúcej schéme.
Paralelné .
To je iné, ak sa na každú žiarovku privedie plné sieťové napätie. Prúd sa mení v závislosti od odporu svietidla.
Vodiče sú k zásuvkám svietidiel pripojené rovnakým spôsobom, niekedy na princípe prípojnice, kde sú všetky záťaže pripojené na spoločnú sieť.
Na jednu sieť môžete pripojiť ľubovoľný počet žiaroviek. Spínač funguje rovnako ako pri sériovom zapojení.
Výhody a nevýhody paralelného pripojenia
Výhody:
- Ak jeden prvok zlyhá, ostatné fungujú ďalej;
- Obvod poskytuje najjasnejšie možné svetlo, pretože do každého svietidla sa dodáva plné napätie;
- Z jedného svietidla možno odkloniť ľubovoľný počet vodičov na pripojenie ďalších záťaží (vyžaduje sa jedna nula a určitý počet fáz);
- Vhodné pre energeticky úsporné elektrické zariadenia.
Okrem veľkého počtu vodičov v rozvetvenom systéme s mnohými svietidlami nemá takmer žiadne nevýhody.
Používanie stránky
V každodennom živote je paralelné pripojenie veľmi bežné. Napríklad osvetlenie vianočného stromčeka, kde majú všetky žiarovky maximálny jas.
Spojením môžete vytvoriť ľubovoľne dlhé vnútorné osvetlenie. Výmena vyhoreného prvku je jednoduchá. Dve 60W svietidlá možno vymeniť za jednu 10W žiarovku bez toho, aby to ovplyvnilo parametre osvetlenia. Túto vlastnosť obvodu používajú skúsení elektrikári na identifikáciu fáz v trojfázových sieťach.
Halogénové a žiarovkové žiarovky nielen jasne svietia, ale aj zahrievajú prostredie. Z tohto dôvodu sa často používajú v garážach, hangároch alebo dielňach na vykurovanie miestností. Jednotky sa pripájajú k elektrickej sieti umiestnením do kovového bloku. Konštrukcia sa vyhrieva na 60 stupňov a udržiava príjemnú teplotu v miestnosti. Vysoký výkon však vedie k častému vyhoreniu svetiel.
Video na tému: ČO JE LINEÁRNE A PARALELNÉ SPOJENIE
Paralelné zapojenie sa používa v pásovom osvetlení, lustroch a pouličnom osvetlení. Každé svietidlo možno ovládať samostatne, čo zvyšuje pohodlie pri používaní spoločnej siete. Stačí do systému nainštalovať správny počet spínačov.
V domoch a bytoch sú paralelne k sieti pripojené nielen svetlá, ale aj iné spotrebiče.
Pri svietidlách LED sa nezriedka používa zmiešané zapojenie založené na sériovom reťazci záťaží, po ktorom nasleduje paralelné zapojenie do toho istého reťazca.
Tipy: Ako zistiť, či sa majú lampy alebo záťaž zapojiť sériovo alebo paralelne
Príklad výpočtu zapojenia svietidiel s rôznym výkonom
Na zistenie rozdielu stačí základná znalosť Ohmovho zákona a ďalších jednoduchých elektrických zákonov.
Predpokladajme, že existuje žiarovka s napätím 220 V. Pri frekvencii 50 Hz je to čisto činný odpor, takže je vhodnejšie zaoberať sa ním v úvodných otázkach. Ak má lampa výkon 100 wattov, po zapojení do zásuvky ňou bude pretekať prúd I=P/U=100W/220V=0,5A (zhruba toľko, koľko je potrebné na uvažovanie). Bude naň pôsobiť plné sieťové napätie 220 V. Môžete vypočítať odpor vlákna: R=U/I=220 voltov /0,5 ampéra =400 ohmov (približne).
Ak pripojíte druhú podobnú žiarovku paralelne k prvej, je zrejmé, že na každú žiarovku bude pôsobiť celé sieťové napätie. Odber prúdu Ipcr sa rozdelí na dva prúdy a cez každú žiarovku pôjde I=U/R=220 voltov/400 ohmov=0,5 ampéra.. Spotrebovaný prúd sa bude rovnať súčtu oboch prúdov (tak hovorí prvý Kirchhoffov zákon) a bude 1 A. Výsledkom je, že obe svietidlá budú na plnom sieťovom napätí, bude nimi pretekať menovitý prúd a celkový svetelný tok sa bude rovnať dvojnásobku toku jedného svietidla.
Ak sú dve rovnaké svietidlá zapojené do série, sieťové napätie sa medzi ne rozdelí a na každé z nich pripadne približne 110 V. Celkový odpor obvodu by bol Rcomm=400+400=800 ohmova prúd prechádzajúci každou lampou (pri sériovom zapojení je rovnaký pre každý prvok) bude I = U/Rcomm = 220 V/800 Ohm = 0,25 A.. Výsledkom je:
- pri každej žiarovke klesne len polovica sieťového napätia;
- Každým svietidlom preteká prúd znížený o dvojnásobok menovitého prúdu.
Na odhad svetelného toku žiaroviek v tomto prípade môžeme použiť Joulov-Lenzov zákon. Žiarovky svietia zahrievaním vlákna. Počas času t vlákno uvoľní množstvo tepla Q=I2*R*t=U*I*t. Prúd sa zníži na polovicu a napätie jednej žiarovky sa tiež zníži na polovicu. To znamená, že možno očakávať pokles svetelného toku o 2*2=4 krát. V prípade dvoch svietidiel sa svetelný tok zníži na polovicu v porovnaní s jedným svietidlom v nominálnom režime. To znamená, že pri sériovom zapojení budú dve žiarovky svietiť približne dvakrát slabšie ako jedna žiarovka.
Problém by sa dal vyriešiť použitím žiaroviek s prevádzkovým napätím, ktoré je o polovicu nižšie ako sieťové napätie.. Ak použijete dva stowattové svetelné zdroje pri napätí 127 V, napätie 220 V sa zníži na polovicu a každá žiarovka bude pracovať pri svojom menovitom výkone, čím sa zdvojnásobí svetelný tok v porovnaní s jednou žiarovkou s rovnakým výkonom. Nezbavuje sa však hlavnej nevýhody tejto schémy - ak jedna lampa zlyhá, obvod sa preruší a druhá lampa tiež prestane svietiť.
Všetky vyššie uvedené údaje sa vzťahujú na žiarovky s rovnakým výkonom. Ak sa príkon svietidiel výrazne líši, v obvodoch sa prejavia tieto účinky. Predpokladajme, že jedna lampa na 220 V má príkon 70 W a druhá 140 W.
Potom je menovitý prúd prvého I1=P/U=70/220=0,3 A (zaokrúhlené), druhý I2=140/220=0,7 ampéra.. Odpor vlákna menej výkonného svietidla R1=U/I=220/0,3=700 ohmov, druhý - R2=220/0,7=300 ohmov.
Žiarovka s vyšším výkonom zodpovedá nižšiemu odporu vlákna.
Pri paralelnom zapojení bude napätie oboch svietidiel rovnaké a každé svietidlo bude mať iný prúd. Celková spotreba prúdu je súčet týchto dvoch prúdov Ipc=0,3+0,7=1 ampér. Každá žiarovka pracuje v nominálnom režime a spotrebúva svoj vlastný prúd.
Pri sériovom zapojení je prúd obmedzený odporom Rcomm=300+700=1000 Ohm a budú sa rovnať I=U/R=220/1000=0,2 A. Napätie sa rozloží úmerne odporu vlákna (výkonu). Pri 140-wattovej žiarovke to bude 1/3 napätia 220 V - približne 70 V. Pri nízkom výkone žiarovky je to 2/3 napätia 220 V. To znamená približne 140 voltov. Obe žiarovky budú svietiť nedostatočne kvôli zníženému napätiu a prúdu, ale režim bude pre ne ľahší. Iná situácia nastane, ak sa žiarovky používajú pri polovičnom sieťovom napätí. Pri žiarovke s nižším výkonom bude napätie vyššie, ako je povolené, a rozdiel bude tým väčší, čím väčší bude rozdiel vo výkone. Takáto lampa čoskoro zlyhá. To je ďalšia nevýhoda sériového zapojenia svietidiel. Z tohto dôvodu sa v praxi používa veľmi zriedkavo. Výnimkou je sériové zapojenie žiariviek. Predpokladá sa, že sú stabilnejšie.
Zhrnutie rozdielov medzi paralelnou a sériovou prevádzkou:
- pri paralelnom zapojení je napätie na všetkých spotrebičoch rovnaké, prúd je rozložený úmerne k výkonu svietidiel (ak je výkon rovnaký, prúdy budú rovnaké), celkový odber prúdu sa rovná súčtu prúdov všetkých svietidiel;
- V sériovom zapojení bude prúd všetkými žiarovkami rovnaký, je určený celkovým odporom obvodu (a bude menší ako prúd žiarovky s najnižším výkonom), napätie na spotrebičoch bude rozložené úmerne výkonu žiaroviek (ak je rovnaký, napätia budú rovnaké).
Na základe týchto zásad možno analyzovať akýkoľvek obvod.
Ako sa vyhnúť chybám
Je dôležité pripojiť spotrebiče k elektrickej sieti v súlade s elektrotechnickými predpismi. Detaily zapojenia nie sú zrejmé a nemusia byť zrozumiteľné pre tých, ktorí nie sú oboznámení s touto problematikou.
Je dôležité vziať do úvahy:
- Každý typ pripojenia má svoje špecifiká súvisiace s Ohmovým zákonom. Pri sériovom zapojení je prúd vo všetkých častiach obvodu rovnaký, zatiaľ čo napätie závisí od odporu. Pri paralelnom zapojení je napätie rovnaké a celkový prúd je súčtom hodnôt jednotlivých sekcií.
- Žiadny obvod by nemal byť preťažený, pretože to môže viesť k nestabilnej prevádzke spotrebičov a poškodeniu vodičov.
- Pri paralelnom zapojení musí prierez vodičov zodpovedať použitému zaťaženiu, inak je nevyhnutné prehriatie vodičov, čo vedie k roztaveniu vinutia a skratu.
- Fáza je privedená do vypínača, neutrál ide do svietidla. Nedodržanie tohto pravidla môže mať pri výmene svietidla za následok úraz elektrickým prúdom, pretože zariadenie je pod napätím aj po vypnutí.
- Hlavný kábel od svietidla je pripojený k spoločnej svorke. Ak je pripojený k zásuvke, bude fungovať len časť obvodu.
- Pred inštaláciou spínača je najlepšie vopred označiť vodiče. Počas inštalácie bude jednoduché pripojiť vodiče s rovnakým názvom.
Nedodržanie odporúčaní môže mať za následok nestabilnú prevádzku osvetľovacieho zariadenia, rýchle vyhorenie žiarovky a vážne zranenie s rizikom smrteľného úrazu.
