בפועל, לא נדיר למצוא את הבעיה של מציאת ההתנגדות של מוליכים ונגדים לשיטות חיבור שונות. המאמר דן כיצד מחושבת ההתנגדות כאשר מוליכים מחוברים במקביל ובכמה בעיות טכניות אחרות.
התנגדות מוליכים
לכל המוליכים יש את היכולת למנוע זרימת זרם חשמלי, זה נקרא בדרך כלל התנגדות חשמלית R, היא נמדדת באוהם. זוהי התכונה הבסיסית של חומרים מוליכים.
ההתנגדות משמשת לביצוע חישובים חשמליים - ρ Ohm·m/mm2. כל המתכות הן מוליכות טובות, הנחושת והאלומיניום נמצאים בשימוש הנפוץ ביותר, וברזל נעשה הרבה פחות בתדירות גבוהה. המוליך הטוב ביותר הוא כסף, הוא משמש בתעשיות החשמל והאלקטרוניקה. סגסוגות עמידות גבוהה נמצאות בשימוש נרחב.
בעת חישוב ההתנגדות, נעשה שימוש בנוסחה המוכרת מהקורס בפיזיקה בבית הספר:
R=ρ · l/S, S – שטח חתך; l – אורך.
אם ניקח שני מוליכים, אז ההתנגדות שלהם ב-חיבור מקביל יהפוך קטן יותר עקב הגידול בחתך הכולל.
צפיפות זרם וחימום מוליכים
עבור חישובים מעשיים של מצבי הפעולה של מוליכים, נעשה שימוש במושג צפיפות הזרם - δ A/mm2, הוא מחושב לפי הנוסחה:
δ=I/S, I – נוכחי, S – section.
זרם, העובר דרך המוליך, מחמם אותו. ככל ש-δ גדול יותר, כך המוליך מתחמם יותר. עבור חוטים וכבלים פותחו נורמות של צפיפות מותרת, הניתנות ב-PUE (כללים לבניית מתקנים חשמליים). עבור מוליכים של התקני חימום, ישנם תקני צפיפות נוכחיים.
אם הצפיפות δ גבוהה מהמותר, המוליך עלול להיהרס, למשל, כשהכבל מתחמם יתר על המידה, הבידוד שלו נהרס.
הכללים מסדירים את חישוב המוליכים לחימום.
שיטות חיבור מוליכים
כל מוליך הרבה יותר נוח לתאר בתרשימים כהתנגדות חשמלית R, ואז קל לקרוא ולנתח אותם. יש רק שלוש דרכים לחבר התנגדויות. הדרך הראשונה היא הקלה ביותר - חיבור טורי.
התמונה מראה שהעכבה היא: R=R1 + R2 + R3.
הדרך השנייה יותר מסובכת - חיבור מקביל. חישוב ההתנגדות בחיבור מקביל מתבצע בשלבים. מחושב המוליכות הכוללת G=1/R, ולאחר מכן הסכום הכוללהתנגדות R=1/G.
תוכל לעשות זאת אחרת, תחילה חשב את ההתנגדות הכוללת כאשר הנגדים R1 ו-R2 מחוברים במקביל, לאחר מכן חזור על הפעולה ומצא R.
שיטת החיבור השלישית היא המורכבת ביותר - חיבור מעורב, כלומר קיימות כל האפשרויות הנחשבות. התרשים מוצג בתמונה.
כדי לחשב את המעגל הזה, יש לפשט אותו, כדי לעשות זאת, החליפו את הנגדים R2 ו-R3 ב-R2 אחד, 3. מסתבר שמעגל פשוט.
כעת אתה יכול לחשב את ההתנגדות בחיבור מקביל, שהנוסחה שלה היא:
R2, 3, 4=R2, 3 R4/(R2, 3 + R4).
המעגל הופך לפשוט עוד יותר, הוא עדיין מכיל נגדים המחוברים בסדרה. במצבים מורכבים יותר, נעשה שימוש באותה שיטת המרה.
סוגי מנצחים
בהנדסת אלקטרוניקה, בייצור של מעגלים מודפסים, מוליכים הם רצועות דקות של רדיד נחושת. בשל אורכם הקצר, התנגדותם זניחה, ובמקרים רבים ניתן להזניח אותה. עבור מוליכים אלה, ההתנגדות בחיבור מקבילי פוחתת עקב הגדלת החתך.
חלק גדול של מוליכים מיוצג על ידי חוטים מתפתלים. הם זמינים בקטרים שונים - מ-0.02 עד 5.6 מ מ. עבור שנאים ומנועים חשמליים חזקים, מיוצרים מוטות נחושת מלבניים.מקטעים. לפעמים, במהלך תיקונים, חוט בקוטר גדול מוחלף בכמה קטנים יותר המחוברים במקביל.
חלק מיוחד של מוליכים הם חוטים וכבלים, התעשייה מספקת את המבחר הרחב ביותר של ציונים למגוון צרכים. לעתים קרובות אתה צריך להחליף כבל אחד בכמה חלקים קטנים יותר. הסיבות לכך שונות מאוד, למשל, כבל בחתך רוחב של 240 מ מ2 קשה מאוד להניח לאורך מסלול עם עיקולים חדים. הוא מוחלף ב-2x120mm2, והבעיה נפתרה.
חישוב של חוטים לחימום
המוליך מחומם על ידי הזרם הזורם, אם הטמפרטורה שלו עולה על הערך המותר, הבידוד נהרס. PUE מספק לחישוב מוליכים לחימום, הנתונים הראשוניים עבורו הם החוזק הנוכחי והתנאים הסביבתיים שבהם מונח המוליך. לפי נתונים אלו, חתך המוליך המומלץ (חוט או כבל) נבחר מהטבלאות ב-PUE
בפועל, ישנם מצבים בהם העומס על הכבל הקיים גדל מאוד. יש שתי דרכים לצאת - להחליף את הכבל באחר, זה יכול להיות יקר, או להניח עוד אחד במקביל אליו על מנת להקל על הכבל הראשי. במקרה זה, ההתנגדות של המוליך בחיבור במקביל יורדת, ומכאן ייצור החום פוחת.
כדי לבחור נכון את החתך של הכבל השני, השתמש בטבלאות של ה-PUE, חשוב לא לטעות בהגדרת זרם הפעולה שלו. במצב זה, הקירור של הכבלים יהיה אפילו טוב יותר מזה של אחד. מומלץ לחשבהתנגדות כאשר שני כבלים מחוברים במקביל כדי לקבוע בצורה מדויקת יותר את פיזור החום שלהם.
חישוב מוליכים לאובדן מתח
כאשר הצרכן Rn ממוקם במרחק גדול L ממקור האנרגיה U1, מתרחשת נפילת מתח גדולה למדי על חוטי הקו. הצרכן Rn מקבל מתח U2 נמוך בהרבה מה-U1 ההתחלתי. בפועל, ציוד חשמלי שונה המחובר לקו במקביל פועל כמטען.
כדי לפתור את הבעיה, ההתנגדות מחושבת כאשר כל הציוד מחובר במקביל, כך שנמצאת התנגדות העומס Rn. לאחר מכן, קבע את ההתנגדות של חוטי הקו.
Rl=ρ 2L/S,
כאן S הוא הקטע של חוט הקו, mm2.
לאחר מכן, זרם הקו נקבע: I=U1/(Rl + Rn). כעת, לדעת את הזרם, קבע את ירידת המתח על חוטי הקו: U=I Rl. נוח יותר למצוא אותו כאחוז מ-U1.
U%=(I Rl/U1) 100%
ערך מומלץ של U% - לא יותר מ-15%. החישובים שלעיל חלים על כל סוג של זרם.
