Praktikoje neretai susiduriama su laidininkų ir rezistorių varžos radimo įvairiems prijungimo būdams problema. Straipsnyje aptariama, kaip apskaičiuojama varža, kai laidai jungiami lygiagrečiai, ir kai kurios kitos techninės problemos.
Laidžio varža
Visi laidininkai turi galimybę neleisti tekėti elektros srovei, ji paprastai vadinama elektrine varža R, matuojama omais. Tai pagrindinė laidžių medžiagų savybė.
Varža naudojama elektriniams skaičiavimams atlikti – ρ Ohm·m/mm2. Visi metalai yra geri laidininkai, plačiausiai naudojamas varis ir aliuminis, o geležis – daug rečiau. Geriausias laidininkas yra sidabras, jis naudojamas elektros ir elektronikos pramonėje. Didelio atsparumo lydiniai yra plačiai naudojami.
Skaičiuojant varžą, naudojama iš mokyklos fizikos kurso žinoma formulė:
R=ρ · l/S, S – pjūvio plotas; l – ilgis.
Jei imsime du laidininkus, tai jų varža tieslygiagretusis ryšys taps mažesnis dėl bendro skerspjūvio padidėjimo.
Srovės tankis ir laidininko šildymas
Praktiniams laidininkų veikimo režimų skaičiavimams naudojama srovės tankio sąvoka - δ A/mm2, apskaičiuojama pagal formulę:
δ=I/S, I – srovė, S – sekcija.
Srovė, einanti per laidininką, jį šildo. Kuo didesnis δ, tuo labiau laidininkas įkaista. Laidams ir kabeliams buvo sukurtos leistino tankio normos, kurios pateiktos PUE (Elektros įrenginių statybos taisyklėse). Šildymo prietaisų laidininkams taikomi srovės tankio standartai.
Jei tankis δ yra didesnis už leistiną, laidininkas gali būti sugadintas, pavyzdžiui, perkaitus kabeliui, suardoma jo izoliacija.
Taisyklės reglamentuoja šildymo laidų skaičiavimą.
Laidžių sujungimo būdai
Bet kurį laidininką daug patogiau diagramose pavaizduoti kaip elektros varžą R, tada juos lengva perskaityti ir analizuoti. Yra tik trys pasipriešinimo prijungimo būdai. Pirmasis būdas yra lengviausias – nuoseklusis ryšys.
Nuotraukoje matyti, kad varža yra: R=R1 + R2 + R3.
Antras būdas sudėtingesnis – lygiagretusis ryšys. Atsparumo lygiagrečiame jungtyje skaičiavimas atliekamas etapais. Apskaičiuojamas suminis laidumas G=1/R, o tada suminisvarža R=1/G.
Galite padaryti kitaip, pirmiausia apskaičiuokite bendrą varžą, kai rezistoriai R1 ir R2 sujungti lygiagrečiai, tada pakartokite veiksmą ir suraskite R.
Trečiasis prisijungimo būdas yra pats sudėtingiausias - mišrus ryšys, tai yra, yra visos svarstomos parinktys. Diagrama parodyta nuotraukoje.
Norint apskaičiuoti šią grandinę, ją reikėtų supaprastinti, kad tai padarytumėte, rezistorius R2 ir R3 pakeiskite vienu R2, 3. Pasirodo, paprasta grandinė.
Dabar galite apskaičiuoti varžą lygiagrečiame jungtyje, kurios formulė yra:
R2, 3, 4=R2, 3 R4/(R2, 3 + R4).
Grandinė tampa dar paprastesnė, joje vis dar yra nuosekliai sujungtų rezistorių. Sudėtingesnėse situacijose naudojamas tas pats konvertavimo metodas.
Laidžių tipai
Elektronikos inžinerijoje, gaminant spausdintines plokštes, laidininkai yra plonos varinės folijos juostelės. Dėl trumpo ilgio jų atsparumas yra nereikšmingas ir daugeliu atvejų gali būti nepaisomas. Šių laidininkų varža lygiagrečiame jungtyje sumažėja dėl skerspjūvio padidėjimo.
Didelę laidininkų dalį sudaro apvijų laidai. Jų yra įvairių skersmenų – nuo 0,02 iki 5,6 mm. Galingiems transformatoriams ir elektros varikliams gaminami stačiakampiai variniai strypai.skyriuose. Kartais remonto metu didelio skersmens laidas pakeičiamas keliais lygiagrečiai sujungtais mažesniais.
Ypatinga laidų dalis yra laidai ir kabeliai, pramonė siūlo plačiausią rūšių pasirinkimą įvairiems poreikiams. Dažnai vieną kabelį tenka pakeisti keliomis mažesnėmis dalimis. To priežastys yra labai skirtingos, pavyzdžiui, 240 mm skerspjūvio kabelį 2 labai sunku nutiesti trasoje su staigiais posūkiais. Jis pakeičiamas 2x120 mm2, ir problema išspręsta.
Šildymo laidų skaičiavimas
Laidininkas šildomas tekančia srove, jei jo temperatūra viršija leistiną vertę, izoliacija sunaikinama. PUE numato šildymo laidų apskaičiavimą, pradiniai jo duomenys yra srovės stiprumas ir aplinkos sąlygos, kuriomis laidas klojamas. Remiantis šiais duomenimis, rekomenduojamas laidininko skerspjūvis (laidas arba kabelis) parenkamas iš PUE lentelių.
Praktiškai pasitaiko situacijų, kai esamo kabelio apkrova labai padidėjo. Yra dvi išeitis – pakeisti kabelį kitu, tai gali būti brangu, arba lygiagrečiai nutiesti kitą, kad būtų atlaisvintas pagrindinis laidas. Šiuo atveju lygiagrečiai prijungto laidininko varža mažėja, todėl sumažėja šilumos gamyba.
Norėdami teisingai pasirinkti antrojo laido skerspjūvį, naudokite PUE lenteles, svarbu nesuklysti apibrėžiant jo veikimo srovę. Esant tokiai situacijai, kabelių aušinimas bus dar geresnis nei vieno. Rekomenduojama skaičiuotivarža, kai du kabeliai yra prijungti lygiagrečiai, kad būtų galima tiksliau nustatyti jų šilumos išsklaidymą.
Įtampos nuostolių laidininkų apskaičiavimas
Kai vartotojas Rn yra dideliu atstumu L nuo energijos š altinio U1, atsiranda gana didelis įtampos kritimas ant linijos laidų. Vartotojas Rn gauna U2 daug mažesnę įtampą nei pradinė U1. Praktikoje įvairi elektros įranga, lygiagrečiai prijungta prie linijos, veikia kaip apkrova.
Norint išspręsti problemą, varža apskaičiuojama, kai visa įranga yra prijungta lygiagrečiai, todėl apkrovos varža Rn randama. Tada nustatykite linijos laidų varžą.
Rl=ρ 2L/S,
Čia S yra linijos laido atkarpa, mm2.
Toliau nustatoma linijos srovė: I=U1/(Rl + Rn). Dabar, žinodami srovę, nustatykite įtampos kritimą ant linijos laidų: U=I Rl. Patogiau jį rasti procentais nuo U1.
U%=(I Rl/U1) 100%
Rekomenduojama U% vertė – ne daugiau kaip 15%. Pirmiau pateikti skaičiavimai taikomi bet kokiai srovei.
