ในทางปฏิบัติ ไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะพบปัญหาในการค้นหาความต้านทานของตัวนำและตัวต้านทานสำหรับวิธีการเชื่อมต่อแบบต่างๆ บทความกล่าวถึงวิธีคำนวณความต้านทานเมื่อตัวนำเชื่อมต่อแบบขนานและปัญหาทางเทคนิคอื่นๆ
ต้านทานตัวนำ
ตัวนำทั้งหมดมีความสามารถในการป้องกันการไหลของกระแสไฟฟ้า เรียกทั่วไปว่าความต้านทานไฟฟ้า R มีหน่วยวัดเป็นโอห์ม นี่คือคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุนำไฟฟ้า
ความต้านทานใช้สำหรับการคำนวณทางไฟฟ้า - ρ Ohm·m/mm2 โลหะทั้งหมดเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี ทองแดงและอะลูมิเนียมมักใช้กันอย่างแพร่หลาย และเหล็กมักใช้น้อยกว่ามาก ตัวนำที่ดีที่สุดคือเงินซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ มีการใช้โลหะผสมที่มีความต้านทานสูงอย่างแพร่หลาย
เมื่อคำนวณแนวต้านจะใช้สูตรที่ทราบจากวิชาฟิสิกส์ของโรงเรียน:
R=ρ · l/S, S – พื้นที่หน้าตัด; l – ความยาว
ถ้าเอาคอนดักเตอร์สองตัว แนวต้านจะอยู่ที่การเชื่อมต่อแบบขนานจะเล็กลงเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของส่วนตัดขวางทั้งหมด
ความหนาแน่นกระแสและความร้อนตัวนำ
สำหรับการคำนวณเชิงปฏิบัติของโหมดการทำงานของตัวนำ แนวคิดของความหนาแน่นกระแสถูกนำมาใช้ - δ A/mm2 คำนวณโดยสูตร:
δ=I/S, I – ปัจจุบัน, S – section.
ปัจจุบันผ่านตัวนำร้อน ยิ่ง δ มีขนาดใหญ่เท่าใด ตัวนำยิ่งร้อนมากขึ้นเท่านั้น สำหรับสายไฟและสายเคเบิลได้มีการพัฒนาบรรทัดฐานของความหนาแน่นที่อนุญาตซึ่งกำหนดไว้ใน PUE (กฎสำหรับการก่อสร้างการติดตั้งระบบไฟฟ้า) สำหรับตัวนำของอุปกรณ์ทำความร้อนนั้นมีมาตรฐานความหนาแน่นกระแส
หากความหนาแน่น δ สูงกว่าที่อนุญาต ตัวนำอาจถูกทำลาย ตัวอย่างเช่น เมื่อสายเคเบิลร้อนเกินไป ฉนวนของสายเคเบิลจะถูกทำลาย
กฎควบคุมการคำนวณตัวนำเพื่อให้ความร้อน
วิธีการต่อตัวนำ
ตัวนำใด ๆ จะสะดวกกว่ามากในการพรรณนาบนไดอะแกรมเป็นความต้านทานไฟฟ้า R จากนั้นจะอ่านและวิเคราะห์ได้ง่าย มีเพียงสามวิธีในการเชื่อมต่อแนวต้าน วิธีแรกคือง่ายที่สุด - การเชื่อมต่อแบบอนุกรม
ภาพแสดงให้เห็นว่าอิมพีแดนซ์คือ: R=R1 + R2 + R3.
วิธีที่สองซับซ้อนกว่า - การเชื่อมต่อแบบขนาน การคำนวณความต้านทานในการเชื่อมต่อแบบขนานจะดำเนินการเป็นขั้นตอน คำนวณค่าการนำไฟฟ้าทั้งหมด G=1/R แล้วจึงคำนวณค่ารวมแนวต้าน R=1/G.
คุณสามารถทำอย่างอื่นได้ ขั้นแรกให้คำนวณความต้านทานรวมเมื่อตัวต้านทาน R1 และ R2 เชื่อมต่อแบบขนาน จากนั้นทำซ้ำการดำเนินการและหา R
วิธีการเชื่อมต่อที่สามนั้นซับซ้อนที่สุด - การเชื่อมต่อแบบผสมนั่นคือมีตัวเลือกที่พิจารณาทั้งหมดแล้ว แผนภาพแสดงอยู่ในรูปภาพ
ในการคำนวณวงจรนี้ ควรทำให้ง่ายขึ้น เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้แทนที่ตัวต้านทาน R2 และ R3 ด้วย R2, 3 หนึ่งตัว ปรากฎเป็นวงจรง่ายๆ
ตอนนี้คุณสามารถคำนวณความต้านทานในการเชื่อมต่อแบบขนาน สูตรคือ:
R2, 3, 4=R2, 3 R4/(R2, 3 + R4).
วงจรจะง่ายยิ่งขึ้น โดยยังคงมีตัวต้านทานที่ต่อแบบอนุกรมอยู่ ในสถานการณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น จะใช้วิธีการแปลงแบบเดียวกัน
ประเภทของตัวนำ
ในงานวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ในการผลิตแผงวงจรพิมพ์ ตัวนำเป็นแผ่นทองแดงบางๆ เนื่องจากความยาวสั้น การต่อต้านจึงเล็กน้อย และในหลายกรณีก็สามารถละเลยได้ สำหรับตัวนำเหล่านี้ ความต้านทานในการเชื่อมต่อแบบขนานจะลดลงเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของหน้าตัด
ตัวนำไฟฟ้าส่วนใหญ่จะใช้ลวดพันแทน มีให้เลือกหลายขนาดตั้งแต่ 0.02 ถึง 5.6 มม. สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าทรงพลังและมอเตอร์ไฟฟ้า จะมีการผลิตแท่งทองแดงสี่เหลี่ยมส่วนต่างๆ ในบางครั้ง ในระหว่างการซ่อมแซม ลวดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่จะถูกแทนที่ด้วยเส้นเล็ก ๆ หลายเส้นที่ต่อขนานกัน
ตัวนำไฟฟ้าส่วนพิเศษคือสายไฟและสายเคเบิล อุตสาหกรรมนี้มีตัวเลือกเกรดที่หลากหลายที่สุดสำหรับความต้องการที่หลากหลาย บ่อยครั้งที่คุณต้องเปลี่ยนสายเคเบิลเส้นเดียวด้วยส่วนที่เล็กกว่าหลายส่วน เหตุผลต่างกันมาก ตัวอย่างเช่น สายเคเบิลที่มีหน้าตัด 240 มม.2 ยากที่จะวางตามเส้นทางที่มีโค้งแหลมคม มันถูกแทนที่ด้วย 2x120mm2, และปัญหาได้รับการแก้ไข
การคำนวณสายไฟสำหรับทำความร้อน
ตัวนำถูกทำให้ร้อนโดยกระแสที่ไหล ถ้าอุณหภูมิของมันเกินค่าที่อนุญาต ฉนวนจะถูกทำลาย PUE จัดให้มีการคำนวณตัวนำเพื่อให้ความร้อนข้อมูลเบื้องต้นสำหรับมันคือความแรงในปัจจุบันและสภาวะแวดล้อมที่วางตัวนำ ตามข้อมูลเหล่านี้ หน้าตัดของตัวนำที่แนะนำ (ลวดหรือสายเคเบิล) ถูกเลือกจากตารางใน PUE
ในทางปฏิบัติ มีบางสถานการณ์ที่ภาระของสายเคเบิลที่มีอยู่เพิ่มขึ้นอย่างมาก มีสองวิธีในการแทนที่สายเคเบิลด้วยสายอื่น อาจมีราคาแพง หรือวางอีกเส้นขนานกับสายเคเบิลเพื่อคลายสายเคเบิลหลัก ในกรณีนี้ ความต้านทานของตัวนำเมื่อเชื่อมต่อแบบขนานจะลดลง ดังนั้นการสร้างความร้อนจึงลดลง
ในการเลือกหน้าตัดของสายเคเบิลที่สองอย่างถูกต้อง ให้ใช้ตารางของ PUE สิ่งสำคัญคือต้องไม่ทำผิดพลาดกับคำจำกัดความของกระแสไฟที่ใช้งาน ในสถานการณ์เช่นนี้ การระบายความร้อนของสายเคเบิลจะดียิ่งขึ้นกว่าแบบเดียว ขอแนะนำให้คำนวณความต้านทานเมื่อต่อสายเคเบิลสองเส้นขนานกันเพื่อตรวจสอบการกระจายความร้อนได้แม่นยำยิ่งขึ้น
การคำนวณตัวนำไฟฟ้าสำหรับการสูญเสียแรงดัน
เมื่อผู้บริโภค Rn อยู่ที่ระยะห่างขนาดใหญ่ L จากแหล่งพลังงาน U1 แรงดันไฟฟ้าตกค่อนข้างมาก บนเส้นสาย. ผู้บริโภค Rn ได้รับแรงดันไฟฟ้า U2 ต่ำกว่า U1 มาก ในทางปฏิบัติ อุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ที่ต่อขนานกันทำหน้าที่เป็นโหลด
ในการแก้ปัญหา ความต้านทานจะคำนวณเมื่ออุปกรณ์ทั้งหมดเชื่อมต่อแบบขนาน ดังนั้นจึงพบความต้านทานโหลด Rn ต่อไป หาค่าความต้านทานของเส้นลวด
Rl=ρ 2L/S,
นี่คือส่วนของเส้นลวด mm2.
ถัดไป เส้นปัจจุบันถูกกำหนด: I=U1/(Rl + Rn). เมื่อทราบกระแสแล้ว ให้กำหนดแรงดันตกที่สายไฟของสาย: U=I Rl จะสะดวกกว่าที่จะหาเป็นเปอร์เซ็นต์ของ U1.
U%=(ฉัน Rl/U1) 100%
ค่าแนะนำของ U% - ไม่เกิน 15%. การคำนวณข้างต้นใช้ได้กับกระแสทุกประเภท
