Последовательное и параллельное подключение насосов
В статье «КАК ВЫБРАТЬ УСТАНОВКУ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ» мы рассказывали о принципах выбора технологического решения для повышения давления в системе водоснабжения. Однако, в статье основное внимание уделялось системам частного дома. Для повышения давления в многоквартирном доме, торгово-развлекательном центре или промышленном предприятии напора или расхода одного насоса явно не хватает. Такие насосные станции используются в системах водоснабжения для повышения давления и в системах пожаротушения. В этих случаях прибегают к установкам повышения давления состоящих из нескольких соединенных насосов. В то же время иногда, бывает разумнее и дешевле купить установку повышения давления из нескольких насосов чем из одного большого. Такие установки повышения давления могут состоять из параллельно или последовательно подключенных насосов. Сейчас мы более подробно разберем в чем отличие способа подключения насосов.
ВАЖНО
При последовательном соединение важно чтобы расход (производительность) насосов был одинаковый
При параллельном соединение важно, чтобы напор насосов был одинаковый
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ НАСОСОВ
Последовательное подключение насосов используется для повышение общего напора (H), при этом расход насосов (Q1 и Q2) должны быть одинаковыми. При таком типе соединения напор жидкости получивший энергию от первого насоса поступает во всасывающий патрубок следующего. Напор в системе последовательно подключенных насосов растет ступенчато от одного насоса к другому. Поэтому насосные станции с последовательным подключением часто классифицируют по количеству ступеней. Насосы могут быть соединены последовательно как непосредственно друг к другу, так и на значительном расстоянии.
На практике последовательное подключение насосов используется не часто. Этому есть несколько причин. Во-первых, нужно всегда обращать внимание на максимальное рабочее давление насоса. Оно не должно превышать давление, поступаемое из предыдущего насоса. Также надо понимать, что, как и любое другое техническое изделие, насосы, которые долго находятся в работе при высоком давлении, будут чаще выходить из строя. Поэтому надо обращать внимание на прочность и материалы из которых изготовлены корпуса второго и последующего насоса. Возможно возникновение и гидравлических ударов в такой системе, что может вывести из строя соединительную арматуру. Во-вторых, всегда лучше подобрать один насос большего типоразмера с подходящей рабочей точкой, чем несколько небольших. Чем больше будет подключено насосов последовательно в цепочку, тем меньше КПД будет у такой насосной станции. Часть энергии будет всегда теряться в соединениях.
ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ НАСОСОВ
Параллельное соединение насосов используют, когда необходимо увеличить расход жидкости (Q) в системе. Параллельно соединенные насосы подают жидкость в один общий нагнетательный трубопровод. Также такое соединение может быть использовано для подключения резервного насоса в систему водоснабжения.
Как мы отмечали выше, при выборе насосов для их параллельного соединения необходимо, нужно учитывать, что бы у них был одинаковый напор (H1 и Н2). В противном случае насос с меньшей характеристикой напора будет постоянно преодолевать сопротивление напорного трубопровода, что в свою очередь приведет к снижению его КПД. Если все же есть необходимость параллельного подключения насосов (как в случае с резервным насосом), подключают автоматику, которая приводит в работу насос с меньшими характеристиками только тогда, когда другой насос перестает работать.
Одним из наиболее значительных плюсов насосной станции такого типа может быть то, что при изменяющимися характеристиками центральной водопроводной магистрали, гидравлические параметры насосной станции могут регулироваться количеством включенных и отключенных насосов в станции.
Благодаря этим свойствам, насосные станции с параллельным подключением повсеместно используются в качестве установок повышения давления воды в водопроводе и системах пожаротушения в многоквартирных домах, торгово-развлекательных центрах и промышленных объектах. В таких установках может быть одновременно подключено до 6 однотипных насосов. Установка имеет один общий всасывающий коллектор и один общий напорный коллектор. Каждый соединенный насос на входе и на выходе имеет запорную арматуру и обратный клапан на выходе.
Стоить отметить также огромный плюс насосных станций с параллельным подключением, что при оснащении ее частотным регулятором, можно произвести тонкую настройку работы каждого насоса. При такой настройке насосы будут включать по принципу, когда первым запускается насос, имеющий наименьшее количество часов выработки и так далее по нарастающей. Это увеличивает средний срок службы всех насосов, также срок их службы будет примерно одинаковым.
Самые частые случаи применения параллельного подключения насосов:
- Необходимость установки резервного насоса. Резервный насос начинает работу, когда происходит отключение первого в следствии неполадки.
- Подключение пикового насоса. Пиковый насос включается когда не справляется основной с пиковые часы нагрузки водопровода.
- Снижение затрат в следствии эксплуатации. Насосы, благодаря тонкой настройке частотных регуляторов, включаются попеременно, и увеличивается количество включенных одновременно насосов только при изменении параметров сети.
ПРОИЗВОДИТЕЛИ НАСОСНЫХ СТАНЦИИ
Каждый крупный производитель насосного оборудование имеет в своем ассортименте широкий выбор насосных станции, с использованием соединений нескольких насосов. Благодаря такому широкому спектру моделей, пользователь может подобрать необходимую установку по гидравлическим параметрам и бюджету.
Компания PROM GURU (ПРОМ ГУРУ) предлагает насосные станции от лучших мировых брендов GRUNDFOS, WILO, LOWARA , CALPEDA, DAB. Выбор неверной по характеристикам или некачественно собранной насосной станции может привести к серьезной аварии на объекте эксплуатации.
Еще более серьезно нужно отнестись к выбору оборудования, когда речь идет о станциях пожаротушения, которые используются в общественных местах или производственных предприятиях. Компания PROM GURU (ПРОМ ГУРУ) имеет большой опыт поставок установок пожаротушения в крупные торгово-развлекательные центры и гипермаркеты известных федеральных торговых сетей.
Помимо этого, квалифицированные сервисные инженеры и специалисты компании PROM GURU (ПРОМ ГУРУ) проводят самостоятельную сборку и подбор насосных станций. Такие случае нередки, когда необходимо уложиться в бюджет предприятия или изготовить станции под необходимые параметры заказчика.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ
Как и любая сложная инженерная система насосные станции требуют постоянного облуживания в ходе эксплуатации. Лучше всего доверить подключение, монтаж, обслуживание и настройку профессионалам.
Помимо этого всегда покупайте качественное сопутствующее оборудование. Особенное внимание стоит уделить соединительной запорной арматуре. Ведь на эти узлы постоянно оказывается высокое давление. При выборе некачественной продукции разрыв узла соединения, может привести к серьезной поломке и дорогостоящему ремонту оборудования.
Если у Вас остались вопросы по подбору насосных станций в качестве установок повышения давления и или станции пожаротушения, Вы можете обратиться за бесплатной консультацией к специалистам компании PROM GURU (ПРОМ ГУРУ):
Последовательное и параллельное включение насосов
Отзывы довольных покупателей это подтверждают! Пользователи сервиса Яндекс.Маркет в среднем оценивают насосы Wilo на 5 из 5 баллов.
Комфорт в эксплуатации
Вместе с приобретенным у нас товаром Вы получаете в комплекте следующие документы: гарантийный талон, инструкцию по монтажу и эксплуатации, кассовый чек товарную накладную. В случае выхода из строя оборудования, гарантийный талон дает право на бесплатный гарантийный ремонт в специализированных сервисных службах.
Двойная защита от ржавчины! Оборудование имеет катафорезное и дополнительное лаковое покрытие корпуса.
Устойчивость к коррозии
Гарантируем качественную сборку! Заводы Wilo расположены в странах с высокой производственной культурой.
Германская или корейская сборка
В практической деятельности нередки ситуации, когда для удовлетворения потребностей системы мощности одного одинарного насоса оказывается недостаточно. В подобных случаях используют два и больше насосов, подключенных последовательно или параллельно.
Перед рассмотрением особенностей эксплуатации каскада насосов необходимо остановиться на одной частой встречающейся принципиальной ошибке.
Важно понимать, что, несмотря на теоретическую возможность, два насоса одинаковой мощности, включенные последовательно, не создают двойной напор. А при параллельном подключении двух одинаковых насосов не обеспечивается двойная подача. Это обусловлено конструктивными особенностями оборудования и техническими нюансами функционирования инженерных систем.
Особенности последовательного подключения насосов
При одинаковой подаче двух насосов, установленных последовательно друг за другом, их напоры суммируются. При этом происходит удвоение напора двух устройств одинаковой мощности при условии нулевой подачи.
В противоположной крайней точке, где происходит безнапорная подача, два агрегата не способны перекачивать больше рабочей среды, чем один.
Рис. 1 Характеристики последовательно подключенных насосов
Из-за особенностей регулирования в больших отопительных системах нередко монтируется больше одного нагревательного контура, а иногда — больше одного котла.
Рис. 2 Система, в которой есть несколько нагревательных контуров
Насосы, установленные в системе нагрева воды (WWB) и отопительных контурах HС 1 и HС 2, функционируют независимо. Насосы циркуляционного типа позволяют преодолеть сопротивления, которые возникают в системе. Эти три насоса последовательно подключаются к циркуляционному насосу котлового устройства (КР), который преодолевает сопротивление в контуре котла.
Основой для предшествующих теоретических рассуждение является предположение об одинаковой мощности насосов. Однако на практике такие ситуации складываются далеко не всегда.
Вариант монтажа, при котором не учитываются мощности отдельных насосных агрегатов, чрезвычайно опасен. Если котловой циркуляционный насос создает слишком большой напор, на всасывающие патрубки одного или всех распределительных насосов поступает огромное давление. В таких случаях насосные агрегаты переходят в режим работы турбин (по принципу генератора). Как результат: за короткое время в работе насосов возникают функциональные нарушения, а затем и технические повреждения. (Проблему гидравлической развязки мы сейчас не обсуждаем).
Особенности параллельного подключения насосов
Если в систему параллельно установлено два насоса, при одинаковом напоре их подачи суммируются, а максимальная подача двух агрегатов равной мощности удваивается. В такой точке рабочей характеристики теоретически возникает предельное значение.
В противоположной крайней точке с нулевой подачей два насоса, установленных параллельно, не способны создать более высокий напор, чем один.
Рис. 3 Характеристики параллельно подключенных насосов
При достижении максимального уровня теплопотребления включается параллельная схема работы 1-ого и 2-ого насосов. Приборы управления, которые для этого необходимы, встраиваются в электронный блок или съемные модули с соответствующими приспособлениями.
Рис. 4 Работа двух параллельно подключенных насосов одинаковой мощности
У каждого из пары насосов есть несколько ступеней переключения для обеспечения больших возможностей управления параметрами с учетом отопительной нагрузки. Эта закономерность отображена в следующей рабочей характеристике, где для обозначения характеристики одного из насосов, работающего индивидуально, использован пунктир, для общей характеристики агрегатов, функционирующих в основном/пиковом режимах, — сплошная жирная линия.
Рис. 5 Рабочая характеристика модели Wilo-Stratos D
Если один из насосов выходит из строя, уровень подачи все равно превышает 50%. С учетом рабочего графика отопительной батареи это соответствует все тем же 83% производимого тепла, которые могут отдаваться радиатором.
Разница последовательного и параллельного подключения
Как и любое электротехническое оборудование, хомутовые нагреватели могут подключаться путем последовательного или параллельного соединения. Несмотря на то, что оба варианта считаются приемлемыми и применяются в различном промышленном оборудовании, здесь имеются некоторые нюансы.
В этой статье мы детально разберем природу последовательного и параллельного подключения, проанализируем, чем конкретно они отличаются друг от друга, представим примеры использования; определим, какой именно вид соединения к источнику питания лучше всего подходит для кольцевых и других типов промышленных электронагревателей.
Что такое последовательное подключение к сети?
Если через несколько соединенных между собой электрических устройств проходит один и тот же ток, это подключение называется последовательным. При этом подаваемое напряжение делится между всеми устройствами цепи в зависимости от значений их индивидуальных сопротивлений. Чем больше показатель последнего, тем выше напряжение на конкретном оборудовании.
Как рассчитать напряжение на каждом устройстве последовательной цепи?
Как и все физические процессы в электрике, значения сопротивления, силы тока и напряжения подчиняются закону Ома. Он выступает основой всех расчетов при проектировании того или иного оборудования, где используются электрические нагреватели. В случае с последовательным соединением этот закон гласит, что ток, протекающий через нагреватель, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению и обратно пропорционален его сопротивлению. Для определения значения тока для оборудования последовательной цепи следует напряжение разделить на сопротивление конкретного компонента – I = V/R, где I – ток, V – напряжение, а R – сопротивление компонента.
Зная значение силы тока, требуемого для нагревателей последовательной цепи, можно рассчитать, какое питание необходимо для их нормальной работы.
Закон Кирхгофа о напряжении в последовательной силовой цепи
Закон напряжения Кирхгофа – еще один фундаментальный закон электрических цепей, который гласит, что сумма напряжений вокруг любого замкнутого контура в цепи равна нулю. В последовательной силовой цепи закон напряжения Кирхгофа можно применить к любому замкнутому контуру в цепи. Например, если в цепи два электронагревателя, падение напряжения на каждом из них должно составлять общее напряжение, приложенное к цепи. Математически это можно выразить как V1 + V2 = V, где V1 и V2 – напряжение на каждом нагревателе, а V – общее напряжение, приложенное к цепи.
Если вам требуется подключить два хомутовых нагревателя, при этом один работает от 110 В, а второй 220 Вольт, это означает, что вы должны обеспечить подачу напряжения в последовательной сети равной сумме этих ТЭНов: 110+220=330 В.
Применение последовательной силовой цепи
Цепи последовательного питания имеют широкое применение как среди бытового, так и промышленного оборудования. Одним из наиболее ярких примеров выступает освещение в вагонах поездов, фонарики и гирлянды. Показателем того, что во всех этих случаях питание выполнено по последовательной схеме, является общее сопротивление цепи, которое равно сумме сопротивлений отдельных устройств, а падение напряжения на каждом пропорционально его сопротивлению.
Этот же принцип применим к источникам питания, где несколько компонентов, таких как аккумуляторы или батарейки, могут быть соединены последовательно для обеспечения требуемого выходного напряжения.
Особенности параллельных цепей питания
Наиболее важной особенностью параллельных цепей питания является то, что они позволяют распределять электроэнергию на несколько нагрузок, поддерживая при этом постоянное напряжение на каждой. Если использовать это соединение на примере электронагревателей, получается, что напряжение будет одинаково на каждом подключенном устройстве, но ток может варьироваться в зависимости от сопротивления на каждой отдельной ветви.
Преимуществом параллельных цепей является то, что они обеспечивают резервирование в случае отказа одного компонента. Например, если один нагреватель выходит из строя или целая ветвь цепи, другие продолжают нормально работать. Кроме того, параллельное соединение позволяет одновременно использовать несколько источников питания, которые не будут влиять на работу друг друга. Это касается и отключения ненужного в конкретный промежуток времени оборудования.
Одним из основных недостатков параллельного подключения является сложность проектирования и устранения неполадок по сравнению с последовательным. Это связано с тем, что каждая линия имеет свой набор компонентов, которые необходимо правильно подобрать и установить. Кроме того, создание параллельных цепей может быть более дорогостоящим из-за необходимости в дополнительной проводке и компонентах.
Закон Ома и закон Кирхгофа для параллельного подключения
Закон Ома и закон Кирхгофа являются фундаментальными принципами, регулирующими поведение параллельных цепей. Закон Ома гласит, что сила тока в проводнике между двумя нагревателями равна сумме токов этих электронагревателей. Это правило относится и к сопротивлению участка параллельного соединения. Значение напряжения при этом везде будет одинаково.
В соответствии с законом Кирхгофа, параллельное соединение способствует снижению сопротивления линии и увеличению общей проводимости по сравнению с последовательным.
Использование параллельного подключения питания
Наиболее ярким примером применения параллельных цепей питания выступает разводка проводов в зданиях. Это позволяет добиться подачи стабильного напряжения 220 Вольт на все розетки и лапочки, а значение силы тока зависит от имеющейся нагрузки. Кроме того, параллельные подключения используются в электронных схемах, например, в компьютерах и других цифровых устройствах.
Сравнение параллельного и последовательного подключения
Необходимость выбора типа подключения возникает, когда к одному источнику питания требуется подключить несколько электронагревателей. Исходя из особенностей параллельного и последовательного подключений, выходит, что при внедрении первого типа можно использовать любое количество нагревательных элементов, главное, чтобы общая потребляемая мощность и сила тока не превышала выдаваемое значение самого источника питания. В случае с последовательным соединением ситуация выглядит сложнее: нужно четко рассчитать, чтобы выдаваемое источником напряжение равномерно распределялось между всеми подключенными в цепи нагревательными элементами. Например, для питания двух хомутовых ТЭНов с напряжением 110 В при последовательном подключении необходимо, чтобы источник питания выдавал не менее 220 В.
Рассмотрим конкретные примеры, как влияет выбор схемы подключения питания.
- Параллельное соединение. Возьмем два одинаковых нагревателя мощностью 2000 Вт с напряжением 230 В, которые параллельно подключены к сети 230 Вольт. Поскольку напряжения совпадают, суммарная мощность их работы будет составлять 4000 Вт. Если подключим третий аналогичный ТЭН, на выходе будет 6000Вт. При каждом последующем подключении нагревателя общее сопротивление цепи будет снижаться.
- Последовательное соединение. Выполним последовательное подключение двух нагревателей по 2000 Вт 230 В в сеть 230 Вольт. На выходе мы получим не 4000, а всего 1000 Вт, поскольку их производительность снизится в 4 раза. При подключении еще одного ТЭНа с аналогичными характеристиками на выходе будет всего 666 Вт или в 9 раз меньше.
Стоит отметить, что при последовательном подключении сильно возрастает общее сопротивление цепи.
Параллельное или последовательное для электронагревателей: что лучше?
Если не учитывать необходимость выполнения расчетов при последовательном подключении, самым главным его минусом является выход из строя или обрыв цепи, если ломается хотя бы один нагреватель. Для поисков неисправного электронагревателя потребуется выполнить «прозвон» каждого и всех проводов питания между ними, чтобы исключить вероятность обрыва. Весь этот процесс занимает много времени, потеря которого на производственной линии приводит к существенным убыткам.
Параллельное подключение исключает выход из строя всей линии питания из-за поломки одного нагревателя или обрыва линии. Перестает работать только неисправное оборудование, что существенно упрощает поиск проблемы и ускоряет обслуживание.
При реализации параллельного подключения электронагревателей потребуется потратить больше проводки и других компонентов цепи, что повышает ее себестоимость. Это единственный недостаток, но в условиях стабильного производства вложенные средства быстро окупаются.
Итог
По сути, все реально работающие электронагреватели в экструдерах на требующих подогрев линиях трубопроводов подключены к параллельным линиям питания. Последовательное соединение применяется только в нестандартных ситуациях, когда нет источника питания необходимого номинала или требуется снизить напряжение в сети. Например, когда имеется два нагревателя с напряжением 110 Вольт и нет понижающего трансформатора. В таком случае для обеспечения их работы осуществляется последовательное подключение нагревателей к сети 220 В.
Если требуется помощь в выборе подходящего нагревательного элемента для экструдера или других производственных задач (подогрева цистерн, воздуха), обращайтесь в «Электронагрев». Компания является непосредственным производителем хомутовых и других типов ТЭНов. Продукция «Электронагрев» сертифицирована, полностью соответствует заявленным характеристикам и качеству. Поэтому, выполнив заказ одного экземпляра или целой партии, вы будете уверены в надежности приобретенного оборудования.
Важно! Кроме изделий стандартных размеров, компания изготовляет нагревательные элементы по индивидуальным чертежам. В случае необходимости вы можете сделать заказ на проектирование для решения конкретных задач производства.
Последовательно или параллельно? Сравнение последовательных и параллельных цепей
Существует три основных типа электрических цепей: последовательные, параллельные и комбинированные. Понимание этих схемных конфигураций поможет вам в анализе цепей, и с помощью нескольких основных правил вы сможете легко рассчитать ток и напряжение каждого компонента. Итак, в этой статье давайте более подробно рассмотрим основы последовательной и параллельной цепей, сравним последовательное соединение с параллельным, а также перечислим некоторые области применения последовательной и параллельной цепей. В заключение рассмотрим особенности подключения электронагревателей последовательно или параллельно.
- Что такое последовательная цепь?
- Делитель напряжения
- Применение последовательной цепи
- Цепь делителя тока
- Применение параллельной схемы
Что такое последовательная цепь?
Простая цепь постоянного тока состоит из замкнутого пути, по которому течет постоянный ток. Простейшим источником постоянного тока является батарея, и если мы подключим небольшую лампу к клеммам батареи, то получится простая цепь постоянного тока. Но практические схемы состоят из большего количества компонентов, чем одна лампа.
Если цепь состоит из более чем одного компонента и если все они соединены встык так, что через них протекает один и тот же ток, то такая цепь называется последовательной цепью.
Если мы возьмем в качестве примера простейший электрический компонент, к примеру, резистор, то следующая схема показывает три резистора, соединенных последовательно с источником напряжения. В последовательной цепи ток может течь только одним путем.
Поскольку ток во всех резисторах одинаков, мы можем легко рассчитать напряжение на отдельных резисторах, используя закон Ома.
Если V — напряжение питания, I — ток в цепи, R 1 , R 2 , R 3 — сопротивления, а V R1 , V R2 и V R3 — напряжения на соответствующих резисторах, то применяя закон Ома, получаем .
Если R — полное сопротивление цепи, то V = IR и, следовательно,
Таким образом, общее сопротивление цепи последовательного резистора равно сумме сопротивлений отдельных элементов.
Делитель напряжения
Из приведенного выше объяснения последовательной цепи вы, возможно, заметили интересный момент о напряжениях на отдельных резисторах. Давайте упростим это обсуждение, рассмотрев всего два последовательно соединенных резистора.
Здесь V — напряжение питания, R 1 и R 2 — резисторы, а V R 1 и V R 2 — напряжения на резисторах R 1 и R 2 соответственно.
Закон Ома
Если мы посчитаем напряжение на R 2 , то получим
Напряжение на резисторе R 2 является частью входного напряжения. Это известно как схема делителя напряжения или схема делителя потенциала.
Закон напряжения Кирхгофа
Из предыдущей последовательной схемы, состоящей из трех резисторов, мы установили, что напряжение источника равно сумме напряжений на отдельных резисторах.
Преобразовывая это уравнение, мы получаем закон Кирхгофа о напряжении.
Согласно закону Кирхгофа о напряжении, алгебраическая сумма напряжений в замкнутом контуре равна нулю.
Применение последовательной цепи
Одним из самых известных примеров применения последовательной цепи являются наши праздничные новогодние гирлянды. Во время Нового Года и других праздников мы украшаем наши дома разноцветными огнями, состоящими из нескольких последовательно соединенных лампочек.
Основная проблема с праздничными лампочками с последовательным соединением заключается в том, что даже если одна лампочка перегорает, это прерывает подачу тока, и вся гирлянда не загорается. Поэтому у многих есть целые пакеты неработающих гирлянд, которые можно вроде как и пройти тестером по каждой лампочке и устранить неисправность простой скруткой проводков, но все руки не доходят и проще купить новую.
Что такое параллельная цепь?
В последовательной цепи есть только один путь для протекания тока. При переходе к параллельной цепи будет более одного пути для протекания тока. Если еще раз взять три резистора, то на следующих изображениях показаны разные конфигурации нескольких элементов схемы, соединенных параллельно.
Схемы на изображении выше могут выглядеть по-разному, но на самом деле они одинаковы. Если присмотреться, то один конец всех элементов схемы (в данном случае резисторов) общий, а другой конец тоже. Итак, параллельная цепь из двух элементов состоит из двух общих точек.
Чтобы больше понять о параллельных цепях, рассмотрим следующую схему, в которой у нас есть три резистора, подключенных параллельно к источнику напряжения. Поскольку все три резистора подключены к источнику напряжения, напряжение на всех резисторах одинаково.
Но то же самое не относится к течению, поскольку у него есть несколько путей для протекания. Если I — общий ток, а I R1 , I R2 и I R3 — токи, протекающие через соответствующие резисторы, то общий ток равен сумме отдельных токов.
Закон Ома
Применяя закон Ома , получаем I R1 = V / R 1 , I R2 = V / R 2 и I R3 = V / R 3
Если R — полное сопротивление цепи, I = V / R. Используя все это в приведенном выше уравнении, мы получаем
Для параллельно соединенных резисторов обратная величина полного сопротивления равна сумме обратных величин отдельных сопротивлений.
Закон Кирхгофа
Из приведенного выше обсуждения мы имеем общий ток в цепи как сумму отдельных токов в соответствующих резисторах.
Мы можем изменить приведенное выше уравнение и получить закон тока Кирхгофа.
Согласно закону токов Кирхгофа, алгебраическая сумма токов, входящих в узел и выходящих из узла, равна нулю.
Цепь делителя тока
Точно так же, как последовательная цепь резисторов может быть сконфигурирована как цепь делителя напряжения, параллельная цепь резисторов может привести к цепи делителя тока.
Хотя делитель напряжения довольно популярен, использование делителя тока зависит от сферы применения.
Применение параллельной схемы
Важным примером применения параллельной схемы является наша домашняя электропроводка. Базовая проводка во всех домах на самом деле является параллельной конфигурацией. Таким образом, все параллельные ветви получают полные 120 В (или 240 В), а ток зависит от нагрузки.
Даже если возникает проблема/неисправность в одной параллельной ветви или цепи, затрагиваются только приборы или устройства, подключенные к этой цепи, в то время как остальные ветви работают нормально.
Параллельное и последовательное соединение: сравнение
В следующей таблице показано простое сравнение последовательных и параллельных цепей.
В последовательной цепи через все элементы протекает одинаковый ток.
В параллельной цепи ток может иметь более одного пути.
Все компоненты соединены встык, имея только одну общую точку между компонентами.
Один конец всех компонентов в параллели соединен с общей точкой, а другой конец с другой общей точкой. Итак, параллельная цепь имеет две общие точки.
Напряжение на компонентах неодинаково и зависит от индивидуального сопротивления.
Напряжение на всех компонентах в параллельной цепи одинаково и равно напряжению питания.
Если в последовательной цепи выходит из строя один компонент, то вся цепь перестает функционировать, поскольку существует только один путь тока.
Даже если одна из параллельных ветвей выходит из строя, остальные ветки продолжают нормально работать.
Ток одинаков во всех компонентах, а сумма отдельных напряжений равна напряжению питания.
Напряжение одинаково для всех компонентов, включенных параллельно, а сумма отдельных токов равна общему току в цепи.
Если у нас есть три последовательно соединенных резистора, то эквивалентное сопротивление представляет собой сумму отдельных сопротивлений (R = R 1 + R 2 + R 3 ).
Если мы соединили три резистора параллельно, то инверсия эквивалентного сопротивления равна сумме инверсий отдельных сопротивлений (1/R = 1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3 )
Последовательное или параллельное подключение нагревателей: что лучше?
Давайте разберемся, как же правильно подключать электронагреватели к сети питания: параллельно или последовательно? Как мы уже выяснили раньше, отказ хотя бы одного элемента при последовательном соединении приводит к отказу всей ветви цепи. Поэтому параллельно можно подключить большое количество нагревателей, но при последовательном обычно используют не больше 2-3 ТЭНов. При этом, если нужно подключить ТЭНы последовательно, они обязательно должны быть одинаковой мощности, чтобы получать одинаковое напряжение. Например, можно последовательно подключить два нагревателя, рассчитанные на 240 В к источнику питания 480 В. При параллельном соединении источник питания должен совпадать с номинальным напряжением нагревателя.
Параллельное подключение нагревателей
Последовательное подключение нагревателей
На каждый ТЭН будет подаваться одинаковое напряжение
Для одинаковых ТЭНов напряжение будет рассчитываться по формуле Uобщ/количество ТЭНов
Общая мощность нагревателей = сумма мощностей всех ТЭНов
Общая мощность нагревателей = Мощность одного ТЭНа / количество нагревателей
Поломка одного ТЭНа снизит мощность системы, но не повлияет на работу в целом
Поломка даже одного нагревателя приведет полностью к отказу всей цепи
Частой причиной того, что нагреватели подключают последовательно, не смотря на все недостатки этого метода, заключается в том, что в наличии имеются ТЭНы, не рассчитанные на напряжение источника питания и таким способом нужно уменьшить напряжение, подаваемое на ТЭН. Но помните, что последовательно можно подключать только одинаковые нагреватели, чтобы напряжение между ними делилось равномерно.
Но все же рекомендуем вам выбирать или изготавливать на заказ нагревательные элементы, которые максимально будет подходить для вашей системы и источника питания, чтобы не пришлось подключать их последовательно только из-за несоответствия параметров.
Вывод
Серийные и параллельные цепи являются двумя основными формами электрических цепей. Четкое понимание этих двух схем поможет вам легко проанализировать любую сложную схему. Мы изучили основы последовательной цепи, параллельной цепи, сравнили серию и параллельную цепь, а также некоторые примеры их применения и подробно рассмотрели применение последовательного и параллельного соединения для подключения нагревателей.
Остались вопросы? Задайте их нам по телефону или по электронной почте. Наши специалисты ответят на все и помогут с подбором нагревательных элементов. Компания ТЕРМОЭЛЕМЕНТ производит промышленные нагреватели и материалы к системам нагрева.