Sériové a paralelní zapojení žárovek: schéma, způsob zapojení, 220V, výkon

Lampy v každodenním životě jsou obvykle zapojeny paralelně. I když existují situace, kdy je sériové připojení nejvýhodnější. Vzhledem k tomu, že v posledních letech dochází k opravdovému boomu bodových světelných zdrojů, počet těchto zařízení v každém bytě stále více přibývá.

Pokud je potřeba vyměnit vadnou lampu, nevyvolává to žádné zvláštní otázky. Mnohem více obtíží nastává, když potřebujete rozšířit počet světelných zdrojů. Pokud plánujete provést veškerou práci sami, musíte vědět, jaké výhody má každý typ připojení, a také umět sestavit schéma.

Co znamená paralelní připojení osvětlovacích zařízení?

Co se skrývá pod pojmem „paralelní spojení“? S tímto schématem je lampa připojena k fázi a nule. Pokud potřebujete připojit dva světelné zdroje najednou, jsou vodiče dodávající proud do nich zkroucené. Hlavní věcí je zkontrolovat, zda průřez vodičů odpovídá zatížení, které na ně působí. Ne všechny lampy mají stejné napětí; jejich jas je původně nastaven výrobcem. Pokud jedna ze žárovek shoří, všechny ostatní fungují jako dříve.

Help. V každodenním životě, pokud je nutné spojit několik svítidel do jednoho okruhu, nedochází ke zkroucení vodičů. Berou běžný kabel a k němu jsou již připojena potřebná zařízení.

Existuje několik typů paralelního připojení:

• může být radiální (v tomto případě má každé zařízení svůj vlastní kabel);
• Může to být také smyčkový typ (v tomto případě je první zařízení v obvodu napájeno fází a nulou, poté kabel částečně vede ke všem ostatním lampám a poslední v obvodu je dodáván s oběma částmi kabelu ).

Paralelní připojení se často používá k nápravě některých nedostatků zařízení. Hlavním bolavým bodem všech zářivek je tedy jejich nepříjemné blikání. Zařízení, které reguluje start, může tento problém vyřešit, ale je drahé. Můžete zapojit dvě lampy paralelně a k jedné z nich připojit kondenzátor, který posune fázi.

Výhody a nevýhody paralelního zapojení

V paralelně zapojených elektrických obvodech dostává každý připojený prvek plné napětí ze zdroje energie. Elektrický proud, který prochází kteroukoli z jednotlivých větví, závisí pouze na odporu této větve. Dráty jsou připojeny ke každé z kazet ve formě zákrutů.

Pozitivní aspekty tohoto typu připojení:

• porucha jednoho z prvků nenaruší činnost ostatních;
• kterýkoli ze spojovacích obvodů dává maximální možné světlo bez ohledu na to, jaký má výkon, protože do kterékoli větve je přiváděno plné napětí;
• Z jedné lampy je možné odstranit jiný počet vodičů – budete potřebovat jednu nulu a požadovaný počet fází, což vám umožní připojit tolik lamp, kolik potřebujete;
• Podle tohoto schématu mohou pracovat energeticky úsporné žárovky.

V tomto schématu nebyly nalezeny žádné negativní aspekty.

Chcete-li rozdělit osvětlovací zařízení do skupin, musíte namontovat obvod znázorněný na obrázku buď do těla samotné lampy, nebo to provést pomocí spojovací krabice.

Každá lampa je ovládána vlastním vypínačem.

Použití v domácnosti

Nejběžnější schéma paralelního připojení je prezentováno v obyčejných girlandách vánočních stromků.

Toto schéma se používá i v jiných situacích. Můžete například:

• instalovat rozpočtové osvětlení v dlouhé chodbě;
• neutrácejte peníze za nákup nové lampy, protože často vyhoří, ale připojte jinou;
• pro zvýšení životnosti žárovek – vyměníme dvě šedesátiwattové výbojky za stowattové.

Help. Zkušení elektrikáři to často používají k identifikaci fáze v třífázové síti.

V různých dílnách a garážích se k vytápění místnosti často používají halogenové a konvenční vysoce výkonné žárovky. Dvě lampy o výkonu jednoho kilowattu jsou zapojeny do série a umístěny v kovové krabici, která je umístěna na cihlách. Takový ohřívač se může zahřát až na šedesát stupňů Celsia. Je pravda, že samotné lampy se musí často měnit, protože rychle vyhoří.

Schéma paralelního připojení je poměrně rozšířené. Lze jej použít naprosto v jakékoli místnosti. Může to být osvětlení, lustrové lampy, pouliční osvětlení. Jeho krása je v tom, že každý světelný zdroj lze ovládat samostatně – ostatní to vůbec neruší.

Jediné, co potřebujete, je zahrnout do obvodu požadovaný počet spínačů. V obytných budovách fungují podle tohoto schématu nejen osvětlovací zařízení, ale i všechny ostatní, které jsou napájeny elektřinou.

Help. Velmi často, když je nutné vzájemně propojit LED osvětlovací zařízení, se používá připojení smíšeného typu. Vytvářejí řetěz lamp, které jsou zapojeny do série a pak paralelně připojeny k jinému podobnému řetězci.

Pravidla paralelního připojení, schéma

Všechna zařízení, která jsou zapojena paralelně nebo sériově, fungují podle vlastních pravidel. Vycházejí ze základních zákonů elektrotechniky a některých jemností.

Někdy tyto jemnosti nejsou zřejmé těm, kdo o tématu vědí málo. Při práci s jedním nebo druhým schématem připojení je třeba zvážit:

• sériové zapojení se vyznačuje stejnými indikátory proudu ve všech úsecích;
• v každém konkrétním typu zapojení nabývá Ohmův zákon svůj vlastní význam – v sériovém zapojení odpovídá napětí napětí na všech částech obvodu;
• při paralelním zapojení se napětí jednotlivých sekcí obvodu nesčítá – je všude stejné;
• Síla proudu v zapojení paralelního typu odpovídá celkové proudové síle všech větví obvodu.

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.