Serijinė grandinė ir lygiagreti grandinė
Šiame palyginime nagrinėjami esminiai skirtumai tarp nuosekliųjų ir lygiagrečių elektros konfigūracijų, išsamiai aprašant, kaip kiekvienoje iš jų elgiasi srovė, įtampa ir varža. Šių išdėstymų supratimas yra būtinas norint suprasti pagrindinę elektroniką, namų laidų saugą ir šiuolaikinių vartotojų prietaisų bei pramoninių elektros sistemų funkcinį dizainą.
Akcentai
- Nuosekliosios grandinės turi tik vieną kelią, todėl bet koks nutrūkimas sustabdo visą sistemą.
- Lygiagrečios grandinės palaiko tą pačią įtampą visose šakose, nepriklausomai nuo komponentų skaičiaus.
- Bendras pasipriešinimas didėja nuosekliai, bet mažėja lygiagrečiai, pridedant daugiau elementų.
- Buitiniai prietaisai naudoja lygiagretų laidų jungimą, kad juos būtų galima valdyti nepriklausomai vienas nuo kito.
Kas yra Serijinė grandinė?
Nuolatinė kilpa, kurioje komponentai yra sujungti galais, suteikiant tik vieną kelią elektros energijai tekėti.
- Keliai: viena, ištisinė kilpa
- Srovė: identiška kiekviename grandinės taške
- Įtampa: paskirstyta visiems prijungtiems komponentams
- Gedimo poveikis: vienas sugedęs komponentas sustabdo visą srautą
- Bendras pasipriešinimas: visų individualių pasipriešinimų suma
Kas yra Lygiagretusis grandinės?
Šakotas tinklas, kuriame komponentai yra sujungti per tuos pačius du mazgus, sukurdami kelis nepriklausomus kelius.
- Keliai: Kelios nepriklausomos šakos
- Dabartinis: paskirstytas tarp įvairių filialų
- Įtampa: identiška kiekvienoje lygiagrečioje šakoje
- Gedimo poveikis: Kiti filialai toliau veikia
- Bendras pasipriešinimas: mažėja pridedant daugiau šakų
Palyginimo lentelė
| Funkcija | Serijinė grandinė | Lygiagretusis grandinės |
|---|---|---|
| Kelių skaičius | Vienas kelias | Keli keliai |
| Srovė (I) | Visur tas pats | Skyrimai tarp šakų |
| Įtampa (V) | Bendrinama tarp komponentų | Tas pats kiekvienoje šakoje |
| Bendras pasipriešinimas | Didėja su didesniais kroviniais | Mažėja su didesniu apkrovimu |
| Komponento gedimas | Visos grandinės pertraukos | Kiti filialai išlieka aktyvūs |
| Ryškumas / Galia | Pritemsta pridėjus daugiau lempučių | Išlieka pastovus kiekvienai lemputei |
| Tipinis taikymas | Paprasti žibintuvėliai, seni šventiniai žibintai | Namų instaliacija, elektronika, elektros tinklai |
Išsamus palyginimas
Elektros srovės srautas
Nuosekliojoje schemoje elektronai turi judėti per kiekvieną komponentą paeiliui, o tai reiškia, kad srauto greitis visoje kilpoje išlieka pastovus. Ir atvirkščiai, lygiagrečioji schema leidžia bendrą srovę paskirstyti tarp skirtingų šakų pagal jų individualią varžą. Nors šakų srovių suma lygi bendrai tiekiamai srovei, kiekvienas kelias veikia nepriklausomai nuo kitų.
Įtampos pasiskirstymas
Bendra nuosekliajai grandinei tiekiama įtampa paskirstoma prijungtoms apkrovoms, o didesnės varžos komponentai sunaudoja didesnę potencialo dalį. Lygiagrečios grandinės elgiasi skirtingai, užtikrindamos, kad kiekvienai atskirai šakai būtų taikoma visa šaltinio įtampa. Ši charakteristika leidžia lygiagrečios sistemos prietaisams veikti numatyta įtampa, nepriklausomai nuo to, kiek jų yra įjungta.
Atsparumo skaičiavimai
Pridėjus daugiau komponentų prie nuosekliosios grandinės, padidėja bendra srovės tekėjimo varža, todėl elektrai sunkiau judėti kilpa. Lygiagrečiojoje grandinėje pridėjus daugiau šakų, bendra varža sumažėja, nes atsiranda daugiau kanalų srovei. Matematiškai bendra lygiagrečios grandinės varža visada yra mažesnė nei mažiausios atskiros šakos varža.
Patikimumas ir gedimų toleravimas
Pagrindinis nuosekliojo jungimo trūkumas yra tas, kad vienas linijos nutrūkimas, pavyzdžiui, perdegusi lemputė, veikia kaip nutrūkęs jungiklis, kuris nutraukia elektros tiekimą viskam. Lygiagrečios grandinės išsprendžia šią problemą izoliuodamos kiekvieną komponentą; jei vienas įrenginys sugenda arba išsijungia, likę keliai lieka uždaryti ir veikiantys. Dėl šio nepriklausomumo šiuolaikiniai buitiniai lizdai ir šviestuvai yra jungiami lygiagrečiai.
Privalumai ir trūkumai
Serijinė grandinė
Privalumai
- +Paprastas dizainas
- +Reikia mažiau laidų
- +Maža karščio rizika
- +Lengvas srovės valdymas
Pasirinkta
- −Vieno taško gedimas
- −Įtampa žymiai sumažėja
- −Pritemdytos šviesos
- −Didesnis bendras pasipriešinimas
Lygiagretusis grandinės
Privalumai
- +Nepriklausomas komponentų veikimas
- +Nuolatiniai įtampos lygiai
- +Lengvai išplečiama
- +Mažesnis bendras pasipriešinimas
Pasirinkta
- −Sudėtingas laidų išdėstymas
- −Didesnė gaisro rizika
- −Trumpojo jungimo pavojus
- −Brangus įdiegti
Dažni klaidingi įsitikinimai
Lygiagrečioje grandinėje elektra teka greičiau, nes yra daugiau kelių.
Elektronų dreifo greitis nėra lemiamas veiksnys; veikiau bendra srovė padidėja dėl mažesnės ekvivalentinės varžos. Pridėjus kelių, elektra nejuda greičiau, o tiesiog leidžia vienu metu tekėti didesniam krūviui.
Visos prietaiso baterijos visada yra sujungtos nuosekliai.
Nors daugelis įrenginių naudoja nuoseklųjį jungimą įtampai padidinti, kai kurie naudoja lygiagretųjį jungimą, kad padidintų talpą arba veikimo laiką nedidindami įtampos. Didelio našumo akumuliatorių blokuose dažnai naudojamas abiejų derinys, vadinamas nuosekliuoju-lygiagrečiuoju jungimu.
Lygiagrečios grandinės visada yra saugesnės nei nuoseklios.
Iš tiesų, lygiagrečios grandinės gali būti pavojingesnės, nes pridėjus daugiau apkrovų, padidėja bendra iš šaltinio sunaudojama srovė. Jei prie lygiagrečios grandinės prijungta per daug įrenginių, laidai gali perkaisti, todėl naudojame jungiklius ir saugiklius.
Jei prijungsite lemputę prie nuosekliosios grandinės, jos visos taps ryškesnės.
Priešingai yra tiesa: jungiant lemputes nuosekliai, bendra varža didėja, o bendra įtampa vienai lemputei mažėja. Dėl to kiekviena lemputė grandinėje tampa žymiai pritemdyta, nei jei būtų tik viena.
Dažnai užduodami klausimai
Kodėl namai jungiami lygiagrečiai, o ne nuosekliai?
Kas nutinka bendrajai varžai, kai nuosekliai prijungiate rezistorių?
Ar lygiagrečioje grandinėje įtampa išlieka ta pati?
Kurio tipo grandinėje naudojama daugiau laidų?
Kaip apskaičiuoti bendrą varžą lygiagrečioje grandinėje?
Ar grandinė gali būti ir nuosekli, ir lygiagreti?
Kodėl senos kalėdinės lemputės užgęsta, kai viena iš jų perdega?
Koks yra srovės ir varžos santykis šiose grandinėse?
Nuosprendis
Paprastiems, mažai energijos naudojantiems įrenginiams, kuriems reikalingas bendras valdymas, pavyzdžiui, paprastam baterijomis maitinamam žaislui, rinkitės nuosekliąją grandinę. Beveik visai praktinei infrastruktūrai ir plataus vartojimo elektronikai rinkitės lygiagrečiąją grandinę, kad užtikrintumėte pastovią įtampą ir nepriklausomą įrenginių veikimą.
Susiję palyginimai
AC vs DC (kintamoji srovė ir nuolatinė srovė)
Šiame palyginime nagrinėjami esminiai kintamosios srovės (AC) ir nuolatinės srovės (DC) – dviejų pagrindinių elektros energijos srautų – skirtumai. Jame aptariamas jų fizinis elgesys, generavimo būdas ir kodėl šiuolaikinė visuomenė, teikdama energiją viskam – nuo nacionalinių elektros tinklų iki nešiojamųjų išmaniųjų telefonų, – pasikliauja strateginiu abiejų deriniu.
Atomas prieš molekulę
Šis išsamus palyginimas paaiškina skirtumą tarp atomų, pavienių pagrindinių elementų vienetų, ir molekulių, kurios yra sudėtingos struktūros, susidarančios cheminių jungčių būdu. Jame pabrėžiami jų stabilumo, sudėties ir fizinio elgesio skirtumai, suteikiant pagrindinį materijos supratimą tiek studentams, tiek mokslo entuziastams.
Atspindys ir refrakcija
Šiame išsamiame palyginime nagrinėjami du pagrindiniai šviesos sąveikos su paviršiais ir terpėmis būdai. Atspindys apima šviesos atspindėjimą nuo ribos, o refrakcija apibūdina šviesos lenkimąsi jai pereinant į kitą medžiagą, ir abu šiuos būdus lemia skirtingi fizikiniai dėsniai ir optinės savybės.
Banga ir dalelė
Šiame palyginime nagrinėjami esminiai skirtumai ir istorinė įtampa tarp materijos ir šviesos bangų ir dalelių modelių. Nagrinėjama, kaip klasikinė fizika juos laikė vienas kitą paneigiančiais dariniais, kol kvantinė mechanika nepristatė revoliucinės bangų ir dalelių dualumo koncepcijos, kai kiekvienas kvantinis objektas, priklausomai nuo eksperimentinės aplinkos, pasižymi abiejų modelių savybėmis.
Centripetalinė jėga ir išcentrinė jėga
Šis palyginimas paaiškina esminį skirtumą tarp įcentrinių ir išcentrinių jėgų sukimosi dinamikoje. Nors įcentrinė jėga yra reali fizinė sąveika, traukianti objektą link jo trajektorijos centro, išcentrinė jėga yra inercinė „tariamoji“ jėga, jaučiama tik besisukančioje atskaitos sistemoje.