Come collegare le lampadine in serie e in parallelo
Ogni giorno utilizziamo sorgenti luminose. Le lampade nelle sorgenti sono collegate in serie o in parallelo. Ogni metodo ha le sue caratteristiche ed è efficace in situazioni specifiche.
È possibile collegare le lampadine in parallelo
Questo tipo di connessione è la più efficiente. La lampada è collegata a fase e zero. Quando si collegano due o più lampade, i cavi di alimentazione della tensione possono essere attorcigliati.
Ma più spesso tutti i carichi sono collegati a un cavo comune. La connessione parallela può essere beam o stub. Nella prima opzione, a ciascuna lampada è collegato un cavo separato. Nella seconda, fase e zero vengono alimentati alla prima sorgente luminosa, il resto dei dispositivi viene parzialmente alimentato.
Quando si utilizzano lampade alogene con trasformatore, è necessario ricordare che sono collegate all'avvolgimento secondario del convertitore tramite morsettiere.
La connessione parallela può in qualche modo appianare le carenze delle apparecchiature di illuminazione, ridurre lo sfarfallio delle lampade fluorescenti. Un condensatore viene aggiunto al circuito per spostare la fase di tutti gli elementi del circuito.
Regole per il collegamento delle lampadine
Quando si collegano le lampade, è necessario seguire le regole. Considera le connessioni seriali e parallele.
Sequenziale
Una connessione seriale prevede il collegamento a una rete a 220 V in modo che la stessa corrente fluisca attraverso tutti gli elementi del circuito. In questo caso la distribuzione delle cadute di tensione è proporzionale alle resistenze interne dei carichi. Anche il potere è distribuito proporzionalmente.
Quando si utilizza una connessione in serie con un interruttore comune, gli illuminatori non bruceranno a piena potenza. Quando si collegano lampade di diverse potenze, un dispositivo con una resistenza maggiore avrà un bagliore più luminoso.
Lo schema di una connessione seriale standard è mostrato nella figura seguente.
Parallelo
Si distingue per la fornitura della piena tensione di rete a ciascuna lampada. La corrente sarà diversa, a seconda della resistenza del dispositivo.
I conduttori vengono portati ai portalampada allo stesso modo, a volte secondo il principio del bus, quando tutti i carichi sono collegati su una linea comune.
È possibile collegare più lampadine a una fornitura. L'interruttore funziona allo stesso modo del collegamento in serie.
Pro e contro della connessione in parallelo
Professionisti:
- se un elemento si guasta, il resto continuerà a funzionare;
- il circuito fornisce la luce più brillante possibile, poiché a ciascun dispositivo viene applicata la piena tensione;
- da una lampada si possono prelevare tutti i fili che si vogliono per collegare carichi aggiuntivi (sarà necessario uno zero e un numero specifico di fasi);
- adatto per dispositivi elettrici a risparmio energetico.
Non ci sono praticamente svantaggi, ad eccezione di un gran numero di conduttori in un sistema esteso con molte lampade.
Applicazione
Nella vita di tutti i giorni, una connessione parallela è molto comune. Ad esempio, le ghirlande di alberi di Natale, dove tutte le lampadine hanno la massima luminosità del bagliore.
Collegandoti, puoi creare illuminazione interna di qualsiasi lunghezza. Sostituire un elemento bruciato è facile. Due apparecchi da 60 W possono essere sostituiti con una lampada da 10 W senza compromettere le prestazioni di illuminazione. Questa proprietà del circuito viene utilizzata da elettricisti esperti per identificare la fase nelle reti trifase.
Le lampade alogene e i dispositivi a incandescenza non solo danno un bagliore luminoso, ma riscaldano l'ambiente. Per questo motivo vengono spesso utilizzati in garage, hangar o officine per il riscaldamento degli ambienti. Per fare ciò, collega i dispositivi alla rete, posizionandoli in un blocco di metallo. Il design si riscalda fino a 60 gradi e mantiene una temperatura confortevole nella stanza. Tuttavia, un'elevata potenza porta a frequenti burnout delle lampade.
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La connessione parallela viene utilizzata in strisce luminose, lampadari, illuminazione stradale. Allo stesso tempo, ogni lampada può essere controllata separatamente, il che aumenta la comodità dell'utilizzo di una rete comune. È solo necessario montare il numero richiesto di interruttori nel sistema.
Nelle case e negli appartamenti, non solo i dispositivi di illuminazione, ma anche varie apparecchiature sono collegate alla rete in parallelo.
Quando si creano apparecchi di illuminazione con elementi LED, viene spesso utilizzata una connessione mista basata su un circuito di carico in serie, seguita dalla sua connessione in parallelo con la stessa catena.
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Un esempio di calcolo del collegamento di lampade di diversa potenza
Per capire le differenze basta conoscere la legge di Ohm e altre semplici leggi elettriche.
Supponiamo che ci sia una lampadina a incandescenza per una tensione di 220 volt. Ad una frequenza di 50 Hz, è una resistenza puramente attiva, quindi è più conveniente affrontare i problemi iniziali con essa. Se la lampada ha una potenza di 100 watt, una volta collegata alla rete, la corrente scorrerà attraverso di essa I=P/U=100 watt/220 volt=0,5 A (circa abbastanza per ragionare). Abbatterà la piena tensione della rete a 220 volt. Puoi calcolare la resistenza di un filo: R \u003d U / I \u003d 220 volt / 0,5 ampere \u003d 400 ohm (circa).
Se si collega una seconda lampadina simile in parallelo alla prima, è ovvio che l'intera tensione di rete verrà applicata a ciascuna lampada. L'icona corrente consumata si ramificherà in due flussi e una corrente scorrerà attraverso ciascuna lampadina I=U/R=220 volt/400 ohm=0,5 ampere. La corrente consumata sarà uguale alla somma di due correnti (come dice la prima legge di Kirchhoff) e sarà 1 A. Di conseguenza, entrambe le lampade saranno a piena tensione di rete, la corrente nominale scorrerà attraverso di esse e il totale luminoso il flusso sarà uguale al doppio del flusso di una lampada.
Se due lampade identiche sono collegate in serie, la tensione di rete verrà divisa tra di loro e su ciascuna cadranno circa 110 volt.La resistenza totale del circuito sarà Rtot=400+400=800 Ohme la corrente attraverso ciascuna lampada (se collegata in serie, è la stessa per ogni elemento). Ilamps \u003d U / Rtotal \u003d 220 volt / 800 Ohm \u003d 0,25 A. Il risultato è:
- solo la metà della tensione di rete cade su ciascuna lampada;
- Una corrente scorre attraverso ciascuna lampada, ridotta di 2 volte rispetto al valore nominale.
Per stimare il flusso luminoso delle lampade a incandescenza in questo caso, puoi utilizzare la legge di Joule-Lenz. Il bagliore delle lampade a incandescenza viene effettuato riscaldando il filamento. Per un periodo di tempo t, il filo rilascerà la quantità di calore D=Io2*R*t=U*I*t. La corrente sarà dimezzata, anche la tensione su una lampada sarà dimezzata. Quindi possiamo aspettarci una diminuzione del flusso luminoso in 2*2=4 volte. Per due lampade, il flusso diminuirà della metà rispetto a una lampada in modalità nominale. Cioè, una volta collegate in serie, due lampadine brilleranno circa il doppio più deboli di una.
Il problema può essere risolto utilizzando lampade con una tensione di esercizio due volte inferiore alla tensione di rete.. Se si utilizzano sorgenti luminose da duecento watt per una tensione di 127 volt, i 220 volt verranno divisi a metà e ciascuna lampada funzionerà in modalità nominale, il flusso luminoso raddoppierà rispetto a una lampada della stessa potenza. Ma questo non elimina lo svantaggio principale di un tale schema: se un dispositivo di illuminazione si guasta, il circuito si interrompe e anche la seconda lampada smette di brillare.
Tutto quanto sopra si applica alle lampade con la stessa potenza. Se la potenza degli apparecchi è notevolmente diversa, nei circuiti si verificano i seguenti effetti. Lascia che una lampada da 220 volt abbia una potenza di 70 watt, l'altra 140.
Quindi la corrente nominale del primo I1=P/U=70/220=0,3 ampere (arrotondato), il secondo - I2=140/220=0,7 amp. Resistenza del filamento di una lampada meno potente R1=U/I=220/0.3=700 ohm, secondo - R2=220/0,7=300 ohm.
Una lampada con più potenza corrisponde a una minore resistenza del filamento.
Se collegati in parallelo, la tensione su entrambi i dispositivi sarà uguale, ogni lampada avrà una propria corrente. Il consumo totale di corrente è uguale alla somma di due correnti Ipotr \u003d 0,3 + 0,7 \u003d 1 ampere. Ciascuna lampada funziona in modalità nominale e consuma la propria corrente.
Quando sono collegati in serie, la corrente sarà limitata dalla resistenza Rtot=300+700=1000 Ohm e sarà uguale I=U/R=220/1000=0,2 A. La tensione sarà distribuita proporzionalmente alla resistenza del filo (potenza). Su una lampada da 140 watt, sarà 1/3 di 220 volt - circa 70 volt. Su una lampada a bassa potenza - 2/3 di 220 volt. Cioè, circa 140 volt. Entrambe le lampade brilleranno per una breve durata a causa di una diminuzione della tensione e della corrente, ma la modalità per loro sarà leggera. Un'altra cosa è se le lampade vengono utilizzate a metà della tensione di rete. Su una lampada di potenza inferiore, la tensione sarà superiore a quella consentita e la differenza sarà maggiore, maggiore sarà la differenza di potenza. Una tale lampada sarà presto fuori servizio. E questo è un altro inconveniente dell'inclusione sequenziale delle lampade. Pertanto, tale connessione viene utilizzata raramente nella pratica. Un'eccezione è il collegamento in serie di lampade fluorescenti. Si ritiene che con questo schema funzionino in modo più stabile.
Riassumendo le differenze tra connessione parallela e connessione seriale:
- in parallelo la tensione su tutte le utenze è la stessa, la corrente è distribuita proporzionalmente alla potenza delle lampade (se la potenza è la stessa le correnti saranno uguali), il consumo totale di corrente è pari al somma delle correnti di tutte le lampade;
- se collegati in serie, la corrente attraverso tutte le lampade sarà la stessa, è determinata dalla resistenza totale del circuito (e sarà inferiore alla corrente della lampada di potenza più bassa), verrà distribuita la tensione ai consumatori in proporzione alla potenza delle lampade (se è la stessa, le tensioni saranno uguali).
Utilizzando questi principi, puoi analizzare il funzionamento di qualsiasi circuito.
Come evitare errori
È necessario collegare gli apparecchi elettrici alla rete nel rispetto delle regole dell'ingegneria elettrica. Le caratteristiche di connessione non sono ovvie e potrebbero essere incomprensibili per le persone lontane dall'argomento.
È importante considerare:
- Ogni tipo di connessione ha caratteristiche associate alla legge di Ohm. In una connessione in serie, la corrente è uguale in tutte le parti del circuito, mentre la tensione dipende dalla resistenza. In una connessione parallela, la tensione risulta essere la stessa e l'intensità della corrente totale è la somma dei valori delle singole sezioni.
- Qualsiasi circuito non deve essere sovraccaricato, ciò può causare un funzionamento instabile dei dispositivi e danni ai conduttori.
- In un collegamento in parallelo, la sezione dei fili deve corrispondere al carico applicato, altrimenti è inevitabile il surriscaldamento dei conduttori, seguito dalla fusione dell'avvolgimento e da un cortocircuito.
- Una fase viene fornita all'interruttore, zero va al dispositivo di illuminazione. La mancata osservanza di questa regola può causare scosse elettriche durante la sostituzione della lampada, poiché il dispositivo viene alimentato anche quando è spento.
- Il filo principale della lampada è collegato a un contatto comune. Se è collegato a un rubinetto, funzionerà solo una parte del circuito.
- Prima di installare l'interruttore, è meglio contrassegnare in anticipo i fili. Durante l'installazione sarà facile collegare tra loro i conduttori con lo stesso nome.
La mancata osservanza delle raccomandazioni può causare un funzionamento instabile delle apparecchiature di illuminazione, un rapido esaurimento delle lampade e causare gravi lesioni con rischio di morte.
