Co se stane, když zapojíte několik žárovek do série?

Často je pro různé účely, například pro dekorativní účely, potřeba připojit několik žárovek tak či onak. V tomto článku si povíme o sériovém a paralelním připojení žárovek a zjistíme, jak to udělat správně.

Schéma sériového zapojení

Začněme sériovým připojením. Nejdostupnějšími zdroji světla pro náš experiment jsou obyčejné žárovky 230 V a nepotřebují samostatný zdroj napětí – žije v zásuvce. Je pravda, že je to trochu nebezpečné, ale pokud budete dodržovat jednoduchá pravidla a zacházet s elektřinou s respektem, nedotkne se vás. Existuje několik pravidel:

• nedotýkejte se prvků pracovního obvodu;
• Měření by měla být prováděna opatrně, za použití provozuschopných sond s izolovanými rukojeťmi;
• Všechny změny v obvodu by měly být prováděny s úplně vypnutým napětím.

Důležité! Pro větší bezpečnost je lepší použít oddělovací transformátor, ale i v tomto případě je nutné důsledně dodržovat všechna výše uvedená pravidla. Takový transformátor lze snadno sestavit ze dvou síťových sítí se stejným výstupním napětím. Výkon transformátorů je 40-60 wattů pro tyto účely není potřeba.

Nyní můžete začít. Máme tedy 2 světelné zdroje 230 V stejného výkonu. Řekněme 60 wattů. Připojíme je podle tohoto schématu:

Rozsvítíme, světla svítí, ale matně. co se děje? Pojďme k výpočtům. Jsou jednoduché, protože žárovka má pouze aktivní odpor. Vše, co potřebujete, je list papíru a Ohmův zákon. Žádné kosinusy ani sinusy. Protože je obvod v sérii, protéká oběma lampami stejný proud. Naše žárovky mají stejný výkon a obě jsou na 230 V. To znamená, že mají stejný odpor. Můžete zkontrolovat pomocí jednoduchého vzorce:

R = U 2 / P, kde:

• R – odpor spirály, Ohm;
• U – napájecí napětí obvodu, V;
• P – výkon, W.

Důležité! Při navrhování girlandy je třeba vypočítat odpor žárovky a neměřit jej ohmmetrem, protože u zahřáté spirály je mnohem (asi 10krát) větší než u studené.

Světelné zdroje jsou zapojeny do série, takže se odpor celého obvodu zdvojnásobí. To znamená, že proud v obvodu se sníží na polovinu. Zkontrolujte, zda nedůvěřujete: I = U/(R1+R2), kde I je síla proudu v obvodu, A.

Jak bude napětí distribuováno

A co naše napětí? Rozdělí se rovným dílem mezi žárovky, jak tvrdí pan Ohm: U = R * I. A má pravdu. Můžete to ověřit pomocí AC voltmetru. To znamená, že každá žárovka bude nyní napájena napětím 230 / 2 = 115 V. Z toho plyne nedohřívání spirálek a slabé světlo. Pokud vezmeme více žárovek, bude situace ještě horší.

Co když potřebujeme girlandu, řekněme, 10 žárovek? V tomto případě bude napětí 230 děleno 10 a každý obdrží pouze 23 voltů. Při tomto napětí bude záře spirálek sotva patrná, a to pouze ve tmě. Řešení je jednoduché. 23 tak 23. Vezměme žárovky se stejným nebo mírně vyšším provozním napětím. V našem případě jsou ideální variantou rozvaděče, kterým se lidově říká „telefon“.

Dáme dohromady schéma. Vypadá to takto:

Pokud potřebujete girlandu s jiným počtem žárovek, vyberte si vhodné podle počtu, který potřebujete, nebo jejich počtu podle toho, co je k dispozici. Například lampy s provozním napětím 13.5 V budou potřebovat 230 / 13.5 = 17 kusů. V tomto případě každý dostane 230 / 17 = 13.52 V.

Důležité! Je lepší zvýšit počet lamp o 1-2 kusy – budou pracovat na mírně nižší úrovni a vydrží déle. A ani si nevšimneme poklesu jasu kvůli jednomu nebo dvěma voltům. Prach, který není z baňky včas setřen, absorbuje mnohem více světla.

Celkový výkon se sníží nebo zvýší

Vymýšleli jsme zapojení a výběr lamp. Teď je to otázka moci. Zvýší se nebo ne? Vše závisí na provozním režimu lamp. Vezměme si první případ se žárovkami 230 x 60 W. Napájení – 230 V. Ano, hoří plným žárem, ale jsou 2! Proč hádat, myslíme si. Proud protékající každou lampou je 2krát menší, což znamená, že výkon každé také klesne na polovinu, protože výkon je roven součinu napětí a proudu.

Ale napájecí napětí každé lampy bude poloviční! Na to jsme přišli výše – 115 V na lampu. To znamená, že výkon každé lampy klesne 4 (!) krát. Máme dvě lampy 60 / 4 = 15 wattů. Celkem 30 W pro dva.

Jen poznámka. Ztráta spotřeby energie bude ve skutečnosti 2krát, ale pokud změříte světelný tok vyzařovaný takovou girlandou, můžete vidět, že klesl 4krát. To znamená, že 30W žárovka na 230 V by svítila 4x jasněji!

Nyní k girlandě s nízkonapěťovými žárovkami. Vezměme si ten s deseti rozvaděči. Fotografie jasně ukazuje jeho charakteristiky – 24 V, 90 mA. Vypočítáme výkon: P = U * I = 24 * 0.09 = 2.16 W. Vzhledem k tomu, že budou napájeny o něco nižším napětím – 230 / 10 = 23 V, výkon, i když nepatrně, klesne. Ano a proud se mírně sníží. Ať jsou to 2 W. Máme deset lamp. Celkem 2 x 10 = 20 W.

Závěr – síla girlandy při sériovém zapojení se může buď zvýšit, nebo snížit. Vše závisí na zvoleném provozním režimu žárovek, který zase závisí na přidělených úkolech.

A pár slov na závěr tématu sériového připojení. Pokud shoří jedna žárovka, jak se budou cítit ostatní? Je to tak, všechny zhasnou, protože jsou součástí jednoho sériového obvodu. Kdo z nás, kdo je starší, však neměl příležitost vždy 30. prosince hledat v novoroční girlandě vypálenou žárovku? V lednu jsem odstranil pracovní, vyndal v prosinci – nehoří.

Která žárovka bude svítit jasněji, pokud budou mít různý výkon?

Zjistili jsme, že lampy stejného výkonu, zapojené do série, spotřebují stejný výkon, a proto svítí stejným jasem. Nyní zapojme 100 a 40 W výbojky do série. Opět bereme do rukou kus papíru a pero a vzývame ducha pana Ohma. Vypočítáme odpor spirály každé lampy.

• Sto wattů. R = U2 / P = 52 900 / 100 = 529 Ohm.
• Čtyřicet watt. R = U2 / P = 52 900 / 40 = 1 332 Ohmů.

Vypočítáme proud v obvodu s odporem 529 + 1 332 = 1 851 Ohmů: I = U / R = 230 / 1 851 = 0.124 A. Se znalostí proudu a odporu vypočítáme úbytek napětí na každé žárovce.

• Sto wattů. U = R * I = 529 * 0.124 = 65 V.
• Čtyřicet watt. U = R * I = 1 332 * 0.124 = 165 V.

Zkontrolujeme: 65 + 165 = 230. Vše je spravedlivé. Nyní vypočítáme výkon vyvíjený každou lampou:

• Sto wattů. P = U * R = 65 * 0.124 = 8 W.
• Čtyřicet watt. P = U * R = 165 * 0.124 = 20.46 W.

Závěr je zřejmý – „straka“ bude zářit jasněji.

Důležité! Žárovka 40 W bude svítit jasněji, ne 20/8 = 2.5 krát sto wattů. Pokud si pamatujete, pokles napětí není úměrný poklesu jasu. Ve skutečnosti je rozdíl ještě markantnější. „Sorokovka“ začne svítit trochu slabě, zatímco „stovka“ bude mít sotva zahřátou spirálu a její záře bude sotva patrná.

Paralelní připojení

Přejděme k paralelnímu zapojení žárovek. Vezmeme všechny stejné „šedesátky“ a spojíme je takto:

Přivedeme napětí a vidíme, že obě lampy svítí na plný výkon. Proč? Závěr je zřejmý: každý je napájen plným napětím zdroje – 230 V. Sestavujeme další podobný obvod, ale ze 40 a 100 W žárovek. Zapněte to. Oba hoří na plný žár. Důvod je stejný – jedno na druhém nezávisí, každý dostává plný výkon a odebírá si proud, který potřebuje.

Při paralelním zapojení tedy může být počet a výkon lamp libovolné – všechny budou hořet v plné intenzitě. Jediná věc je, že všechny musí být dimenzovány na napětí zdroje. V našem případě 230 V. A samozřejmě kabel musí vydržet patřičný proud, ale o tom později.

Zdravý. Jasným příkladem paralelního zapojení jsou lampy v bytové elektrické síti. Všechny jsou zapojeny paralelně a jsou určeny pro napětí dodávané do bytu.

Jak vypočítat výkon a proud

Nyní trochu výpočtů. Kolik energie spotřebuje naše girlanda svítidel 40, 60, 60 a 100 W? Řešení tohoto problému je mnohem jednodušší než u sériového připojení. Výkon girlandy při paralelním zapojení se rovná součtu výkonů všech lamp: P = 40 + 60 + 60 + 100 = 260 W. Pro výběr průřezu napájecího kabelu pro girlandu vypočítáme proud, který spotřebovává: I = P / U = 260 / 230 = 1.13 A.

Pojďme si to shrnout – jaký je rozdíl mezi schématy

Děláme sériové i paralelní zapojení žárovek. Zbývá zjistit, jaké jsou jejich podobnosti a jak se liší. Podobnosti: oba svítí, oba se skládají z žárovek, oba potřebují napájení. Možná je to vše. Rozdílů je trochu víc. Pro přehlednost je shrnujeme do tabulky:

Důsledné
Paralelní

To je vše o paralelním a sériovém zapojení lamp. Nyní můžete sestavit girlandu výběrem typu připojení, který je pro vás pohodlnější, a nezávislým výpočtem parametrů obvodu.

Jaký výkon mají dvě žárovky (stejné jmenovité hodnoty) zapojené do série? Odolnost ve studeném stavu – je jasné, že ji můžete změřit, ale s přihlédnutím k tomu, že obě žárovky hoří na plný výkon – je celkový výkon roven jedné žárovce hořící na plný výkon?

Mortex

06.06.2010 ve 21:50:22

Lampy mají nelineární odpor. Kromě toho mají lampy různého výkonu různé I-V křivky. Musíte ho zapnout a změřit proud. To je jediný způsob.

ial

06.06.2010 ve 22:43:46

SergeyE napsal: Odolnost ve studeném stavu – je jasné, že ji můžete změřit

Co vám brání připojit 2 lampy, zapojit je do sítě a měřit proud? Nakonec existuje tester :)

avmal

06.06.2010 ve 22:56:14

iale napsal: Co vám brání připojit 2 lampy, zapojit je do sítě a měřit proud?

Zatím nevíme, jakou sílu měl na mysli, a nedivil bych se, kdyby se o něco později vyjasnilo, že měl na mysli sílu viditelného spektra záření, tzn. jas.

Andrey

07.06.2010 ve 07:05:34

Pokud je elektrický výkon přibližně 4krát menší než jmenovitá hodnota. Pokud je osvětlení (jas) přibližně 10% jmenovité hodnoty. Při instalaci diody do lampy (napájení lampy jedním půlcyklem) dostaneme přibližně poloviční výkon a až 1/4 (v závislosti na tloušťce vlákna) a dostaneme 4-6x méně světla. A také mějte na paměti, že pocit jasu lampy velmi závisí na osvětlení obecně a konkrétně na konkrétní lampě.

větrné slunce

07.06.2010 ve 07:25:41

Přesně tak to je! Dva, tři. lampy zapojené do série spotřebovávají elektřinu jako jedna lampa. Podle Ohmova zákona zůstává proud konstantní a rozdíl potenciálu na každé lampě závisí na odporu napříč lampou. Spotřeba elektrické energie se vypočítá jako součin proudu a rozdílu potenciálu v oblasti nebo v systému jako celku! Při paralelním zapojení se proud v síti zvyšuje úměrně počtu a odporu výbojek. V tomto případě zůstává potenciální rozdíl mezi každou lampou stejný, bez ohledu na odpor každé lampy.

Bladiclab

07.06.2010 ve 07:38:36

2SergeyE
Chcete ušetřit na energetických úsporách?

Viktorych

07.06.2010 ve 07:48:54

windsun napsal: Podle Ohmova zákona zůstává proud konstantní

můžeš mi dát vzorec?

SVKan

07.06.2010 ve 08:10:32

windsun napsal: Podle Ohmova zákona zůstává proud konstantní a rozdíl potenciálu na každé lampě závisí na odporu napříč lampou. Spotřeba elektrické energie se vypočítá jako součin proudu a rozdílu potenciálu v oblasti nebo v systému jako celku! Při paralelním zapojení se proud v síti zvyšuje úměrně počtu a odporu výbojek. V tomto případě zůstává potenciální rozdíl mezi každou lampou stejný bez ohledu na odpor každé lampy

Toto je váš vlastní Ohmův zákon. V elektrické síti během domácí zátěže zůstává napětí (nebo potenciálový rozdíl, chcete-li) konstantní. No, těch 220V pár žárovkami nezkreslíš. Síť je zdrojem napětí, nikoli proudu. Spotřeba proudu se však bude lišit v závislosti na odporu zátěže.

Andrey

07.06.2010 ve 08:10:50

windsun napsal: Dva, tři. lampy zapojené do série spotřebovávají elektřinu jako jedna lampa. Podle Ohmova zákona zůstává proud konstantní

Jsi střízlivý a píšeš to sem?

Andrey

07.06.2010 ve 08:14:59

SVKan napsal: V elektrické síti pro domácí zátěže

Elektrická síť je zdrojem napětí, a proto má téměř nulový vnitřní odpor. Napětí tedy může změnit pouze zkratový proud a odpor napájecích vodičů.

kamikadze

07.06.2010 ve 09:12:36

Pokud mluvíme o spotřebě energie, pak: napětí na lampách bude rozděleno na polovinu (110 V pro každou), respektive, pokud by se odpor lamp nezměnil, pak by výkon každé lampy klesl čtyřikrát (P=U^ 2/R), a protože lampy – dvě, pak je celkový výkon dvojnásobný, tj. „výkon dvou žárovek (stejného jmenovitého výkonu) zapojených do série“, za předpokladu R = const, bude poloviční než výkon jedné takové žárovky připojené k 220V. Ale protože teplota vláken lampy a tedy i odpor vláken s takovým spojením bude výrazně nižší, celkový výkon dvou lamp při zapojení do série se nesníží na polovinu, ale asi 1,5krát.

Světelný tok každé lampy se při snížení napětí na polovinu sníží o řád, ne-li více. Díky tomu je obvod se sekvenčním zapojením lamp extrémně neekonomický.

Andrey napsal: Při instalaci diody do lampy (napájení lampy jedním půlcyklem) dostaneme přibližně poloviční výkon a až 1/4 (v závislosti na tloušťce vlákna)

Úplně špatně :net:

Andrey napsal: Elektrická síť je zdrojem napětí, a proto má téměř nulový vnitřní odpor.

Naopak elektrická síť má malý ekvivalentní vnitřní odpor a lze ji proto ve většině případů považovat za zdroj napětí.

Revoluce v mozku od okraje k okraji,
Ve vesmíru je mnoho trhlin a posunů:
V pekle se čerti rozhodli vybudovat ráj
Jako společnost pro budoucí generace.