V praxi není neobvyklé narazit na problém zjištění odporu vodičů a rezistorů pro různé způsoby připojení. Článek pojednává o tom, jak se vypočítá odpor, když jsou vodiče zapojeny paralelně, a o některých dalších technických problémech.
Odpor vodiče
Všechny vodiče mají schopnost zabránit toku elektrického proudu, běžně se nazývá elektrický odpor R, měří se v ohmech. To je základní vlastnost vodivých materiálů.
Odpor se používá pro provádění elektrických výpočtů - ρ Ohm·m/mm2. Všechny kovy jsou dobrými vodiči, nejvíce se používá měď a hliník a mnohem méně často se používá železo. Nejlepší vodič je stříbro, používá se v elektrotechnickém a elektronickém průmyslu. Vysoce odolné slitiny jsou široce používány.
Při výpočtu odporu se používá vzorec známý ze školního kurzu fyziky:
R=ρ · l/S, S – průřezová plocha; l – délka.
Pokud vezmeme dva vodiče, pak jejich odpor připaralelní připojení se zmenší kvůli zvětšení celkového průřezu.
Hustota proudu a ohřev vodiče
Pro praktické výpočty pracovních režimů vodičů se používá koncept proudové hustoty - δ A/mm2, počítá se podle vzorce:
δ=I/S, I – aktuální, S – sekce.
Proud procházející vodičem jej ohřívá. Čím větší δ, tím více se vodič zahřívá. Pro vodiče a kabely byly vyvinuty normy přípustné hustoty, které jsou uvedeny v PUE (Pravidla pro konstrukci elektrických instalací). Pro vodiče topných zařízení existují aktuální normy hustoty.
Pokud je hustota δ vyšší než přípustná, může dojít ke zničení vodiče, například při přehřátí kabelu se zničí jeho izolace.
Pravidla upravují výpočet vodičů pro vytápění.
Metody připojení vodičů
Jakýkoli vodič je mnohem pohodlnější znázornit na diagramech jako elektrický odpor R, pak jsou snadno čitelné a analyzovatelné. Existují pouze tři způsoby připojení odporů. První způsob je nejjednodušší – sériové připojení.
Fotka ukazuje, že impedance je: R=R1 + R2 + R3.
Druhý způsob je složitější – paralelní připojení. Výpočet odporu v paralelním zapojení se provádí po etapách. Vypočítá se celková vodivost G=1/R a poté celková vodivostodpor R=1/G.
Můžete to udělat jinak, nejprve vypočítejte celkový odpor, když jsou rezistory R1 a R2 zapojeny paralelně, poté operaci zopakujte a najděte R.
Třetí způsob připojení je nejsložitější - smíšené připojení, to znamená, že jsou k dispozici všechny uvažované možnosti. Diagram je zobrazen na fotografii.
Pro výpočet tohoto obvodu by měl být zjednodušený, k tomu nahraďte odpory R2 a R3 jedním R2, 3. Ukáže se jednoduchý obvod.
Nyní můžete vypočítat odpor v paralelním zapojení, jehož vzorec je:
R2, 3, 4=R2, 3 R4/(R2, 3 + R4).
Obvod se stává ještě jednodušším, stále obsahuje sériově zapojené odpory. Ve složitějších situacích se používá stejná metoda převodu.
Typy vodičů
V elektrotechnice, při výrobě desek plošných spojů, jsou vodiče tenké proužky měděné fólie. Vzhledem k jejich krátké délce je jejich odolnost zanedbatelná a v mnoha případech ji lze zanedbat. U těchto vodičů se odpor v paralelním zapojení snižuje kvůli zvětšení průřezu.
Velkou část vodičů představují vinuté dráty. Jsou k dispozici v různých průměrech - od 0,02 do 5,6 mm. Pro výkonné transformátory a elektromotory se vyrábí obdélníkové měděné tyče.sekce. Někdy se při opravách vymění drát o velkém průměru za několik menších paralelně zapojených.
Speciální částí vodičů jsou dráty a kabely, průmysl poskytuje nejširší výběr jakostí pro různé potřeby. Často musíte vyměnit jeden kabel za několik menších částí. Důvody jsou velmi odlišné, například kabel o průřezu 240 mm2 je velmi obtížné položit podél trasy s ostrými ohyby. Nahradí se 2x120mm2, a problém je vyřešen.
Výpočet kabelů pro vytápění
Vodič se ohřívá protékajícím proudem, pokud jeho teplota překročí přípustnou hodnotu, dojde ke zničení izolace. PUE zajišťuje výpočet vodičů pro vytápění, počáteční údaje pro něj jsou proudová síla a podmínky prostředí, ve kterých je vodič položen. Podle těchto údajů je doporučený průřez vodiče (drátu nebo kabelu) vybrán z tabulek v PUE.
V praxi nastávají situace, kdy se zatížení stávajícího kabelu výrazně zvýšilo. Jsou dvě možnosti - vyměnit kabel za jiný, to může být drahé, nebo položit jiný paralelně s ním, aby se odlehčil hlavní kabel. V tomto případě se odpor vodiče při paralelním zapojení snižuje, a proto se snižuje tvorba tepla.
Pro správnou volbu průřezu druhého kabelu použijte tabulky PUE, je důležité neudělat chybu s definicí jeho provozního proudu. V této situaci bude chlazení kabelů ještě lepší než u jednoho. Doporučuje se vypočítatodpor, když jsou dva kabely zapojeny paralelně, aby bylo možné přesněji určit jejich odvod tepla.
Výpočet vodičů pro ztrátu napětí
Když se spotřebitel Rn nachází ve velké vzdálenosti L od zdroje energie U1, dochází k poměrně velkému poklesu napětí na linkových drátech. Spotřebitel Rn přijímá napětí U2 mnohem nižší než počáteční U1. V praxi různá elektrická zařízení připojená k lince paralelně působí jako zátěž.
Pro vyřešení problému se odpor vypočítá, když jsou všechna zařízení zapojena paralelně, takže se zjistí zátěžový odpor Rn. Dále určete odpor vodičů vedení.
Rl=ρ 2L/S,
Zde S je část vodiče, mm2.
Dále je určen proud ve vedení: I=U1/(Rl + Rn). Nyní, když znáte proud, určete úbytek napětí na vodičích vedení: U=I Rl. Je pohodlnější jej najít jako procento U1.
U%=(I Rl/U1) 100 %
Doporučená hodnota U % – ne více než 15 %. Výše uvedené výpočty jsou použitelné pro jakýkoli druh proudu.
