Praksē nereti tiek konstatēta vadītāju un rezistoru pretestības atrašanas problēma dažādām savienojuma metodēm. Rakstā ir apskatīts, kā tiek aprēķināta pretestība, ja vadi ir savienoti paralēli, un daži citi tehniski jautājumi.
Vadītāja pretestība
Visiem vadītājiem ir iespēja novērst elektriskās strāvas plūsmu, to parasti sauc par elektrisko pretestību R, to mēra omos. Šī ir vadošu materiālu galvenā īpašība.
Elektrisko aprēķinu veikšanai izmanto pretestību - ρ Ohm·m/mm2. Visi metāli ir labi vadītāji, visplašāk tiek izmantots varš un alumīnijs, daudz retāk tiek izmantots dzelzs. Labākais vadītājs ir sudrabs, to izmanto elektriskajā un elektroniskajā rūpniecībā. Augstas pretestības sakausējumi tiek plaši izmantoti.
Aprēķinot pretestību, tiek izmantota no skolas fizikas kursa zināmā formula:
R=ρ · l/S, S – šķērsgriezuma laukums; l – garums.
Ja ņemam divus vadītājus, tad to pretestība plkstparalēlais savienojums kļūs mazāks kopējā šķērsgriezuma pieauguma dēļ.
Strāvas blīvums un vadītāju apkure
Vadītāju darbības režīmu praktiskiem aprēķiniem tiek izmantots strāvas blīvuma jēdziens - δ A/mm2, to aprēķina pēc formulas:
δ=I/S, I – strāva, S – sekcija.
Strāva, kas iet caur vadītāju, to uzsilda. Jo lielāks δ, jo vairāk vadītājs uzsilst. Vadiem un kabeļiem ir izstrādātas pieļaujamā blīvuma normas, kas norādītas PUE (Elektroinstalāciju būvniecības noteikumi). Sildierīču vadītājiem ir strāvas blīvuma standarti.
Ja blīvums δ ir lielāks par pieļaujamo, vads var tikt bojāts, piemēram, kabelim pārkarstot, tiek sabojāta tā izolācija.
Noteikumi regulē apkures vadītāju aprēķinus.
Vadu savienošanas metodes
Jebkuru vadītāju ir daudz ērtāk attēlot diagrammās kā elektrisko pretestību R, tad tos ir viegli nolasīt un analizēt. Ir tikai trīs veidi, kā savienot pretestības. Pirmais veids ir vienkāršākais - seriālais savienojums.
Fotoattēlā redzams, ka pretestība ir: R=R1 + R2 + R3.
Otrs veids ir sarežģītāks - paralēlais savienojums. Pretestības aprēķins paralēlā savienojumā tiek veikts pa posmiem. Aprēķina kopējo vadītspēju G=1/R un pēc tam kopējopretestība R=1/G.
Var darīt savādāk, vispirms aprēķiniet kopējo pretestību, kad rezistori R1 un R2 ir savienoti paralēli, pēc tam atkārtojiet darbību un atrodiet R.
Trešā savienojuma metode ir vissarežģītākā - jauktais savienojums, tas ir, ir visas aplūkotās iespējas. Diagramma ir parādīta fotoattēlā.
Lai aprēķinātu šo ķēdi, tas ir jāvienkāršo, lai to izdarītu, nomainiet rezistorus R2 un R3 ar vienu R2, 3. Izrādās vienkārša ķēde.
Tagad varat aprēķināt pretestību paralēlā savienojumā, kuras formula ir:
R2, 3, 4=R2, 3 R4/(R2, 3 + R4).
Ķēde kļūst vēl vienkāršāka, tajā joprojām ir sērijveidā savienoti rezistori. Sarežģītākās situācijās tiek izmantota tā pati konvertēšanas metode.
Vadu veidi
Elektroniskajā inženierijā iespiedshēmu plates ražošanā vadītāji ir plānas vara folijas sloksnes. Īsā garuma dēļ to pretestība ir niecīga, un daudzos gadījumos to var atstāt novārtā. Šiem vadītājiem pretestība paralēlā savienojumā samazinās šķērsgriezuma pieauguma dēļ.
Lielu vadītāju daļu attēlo tinumu vadi. Tie ir pieejami dažādos diametros – no 0,02 līdz 5,6 mm. Jaudīgiem transformatoriem un elektromotoriem tiek ražoti taisnstūrveida vara stieņi.sadaļas. Reizēm remonta laikā liela diametra vads tiek aizstāts ar vairākiem paralēli savienotiem mazākiem.
Īpaša vadu sadaļa ir vadi un kabeļi, nozare nodrošina visplašāko šķirņu izvēli dažādām vajadzībām. Bieži nākas nomainīt vienu kabeli ar vairākām, mazākām sekcijām. Iemesli tam ir ļoti dažādi, piemēram, kabeli ar šķērsgriezumu 240 mm2 ir ļoti grūti novietot pa trasi ar asiem līkumiem. Tas tiek aizstāts ar 2x120mm2, un problēma ir atrisināta.
Apkures vadu aprēķins
Vadītājs tiek uzkarsēts ar plūstošo strāvu, ja tā temperatūra pārsniedz pieļaujamo vērtību, izolācija tiek iznīcināta. PUE paredz apkures vadītāju aprēķinu, sākotnējie dati ir strāvas stiprums un vides apstākļi, kādos vadītājs ir novietots. Saskaņā ar šiem datiem ieteicamais vadītāja šķērsgriezums (vads vai kabelis) tiek izvēlēts no tabulām PUE.
Praksē ir situācijas, kad esošā kabeļa slodze ir stipri pieaugusi. Ir divas izejas - nomainīt kabeli pret citu, tas var būt dārgi, vai arī likt tam paralēli citu, lai atslogotu galveno kabeli. Šajā gadījumā paralēli pieslēgtā vadītāja pretestība samazinās, līdz ar to samazinās siltuma veidošanās.
Lai pareizi izvēlētos otrā kabeļa šķērsgriezumu, izmantojiet PUE tabulas, ir svarīgi nekļūdīties ar tā darbības strāvas definīciju. Šajā situācijā kabeļu dzesēšana būs pat labāka nekā vienam. Ieteicams aprēķinātpretestība, kad divi kabeļi ir savienoti paralēli, lai precīzāk noteiktu to siltuma izkliedi.
Vadu aprēķins sprieguma zudumam
Kad patērētājs Rn atrodas lielā attālumā L no enerģijas avota U1, rodas diezgan liels sprieguma kritums. uz līnijas vadiem. Patērētājs Rn saņem spriegumu U2, kas ir daudz zemāks nekā sākotnējais U1. Praksē dažādas elektroiekārtas, kas pieslēgtas līnijai paralēli, darbojas kā slodze.
Lai atrisinātu problēmu, pretestība tiek aprēķināta, kad visas iekārtas ir savienotas paralēli, tādējādi tiek atrasta slodzes pretestība Rn. Pēc tam nosakiet līnijas vadu pretestību.
Rl=ρ 2L/S,
Šeit S ir līnijas vada posms, mm2.
Tālāk tiek noteikta līnijas strāva: I=U1/(Rl + Rn). Tagad, zinot strāvu, nosakiet sprieguma kritumu uz līnijas vadiem: U=I Rl. Ērtāk to atrast procentos no U1.
U%=(I Rl/U1) 100%
Ieteicamā U% vērtība - ne vairāk kā 15%. Iepriekš minētie aprēķini ir piemērojami jebkura veida strāvai.
