Soros és párhuzamos ellenállások összehasonlítása, 12 V-os számpéldák és hibajelenségek. Mit mutat meg, és mire nem elég az egyszerű modell?
Soros kapcsolásban az egymást követő alkatrészeken ugyanaz az áram folyik. Párhuzamos kapcsolásban az ágak ugyanahhoz a két csomóponthoz csatlakoznak, ezért azonos a feszültségük. Ebből levezethető az eredő ellenállás, a feszültségeloszlás és az egyes ágak áramfelvétele. A cikk ideális egyenáramú ellenálláshálózatokkal magyaráz; nem ad útmutatót lakáshálózat, napelemes rendszer vagy akkumulátorcsomag átkötéséhez.
A két kapcsolás összehasonlítása
Ha a táblázat nem fér ki, oldalra görgethető. Billentyűzettel a bal és jobb nyilat használd.
| Kérdés | Soros ellenállások | Párhuzamos ellenállások |
|---|---|---|
| Mi azonos? | Az átfolyó áram. | Az ágak két vége közötti feszültség. |
| Mi adódik össze? | Az ellenállásokon eső feszültség. | Az ágak árama a közös vezetéken. |
| Eredő ellenállás | Re = R1 + R2 + … | 1/Re = 1/R1 + 1/R2 + … |
| Gyors ellenőrzés pozitív ellenállásoknál | Az eredő nagyobb minden egyes tagnál. | Az eredő kisebb a legkisebb tagnál. |
A szabályok alapja a csomóponti áramegyensúly és a zárt hurok feszültségegyensúlya. Ezeket az MIT egyenáramú áramkörökről szóló jegyzetének 7.3–7.4. fejezete vezeti le.
Saját számpélda: 120 Ω és 240 Ω, 12 V-ról
A példában a tápfeszültség állandó, a vezetékek ellenállását elhanyagoljuk, az ellenállások értéke nem változik a melegedéssel. Ezek számítási feltételek; valódi alkatrészek kiválasztásakor a terhelhetőséget és a tűrést is figyelembe kell venni.
Soros elrendezés
Az eredő 120 Ω + 240 Ω = 360 Ω. Az áram 12 V / 360 Ω ≈ 0,0333 A, vagyis 33,3 mA. A 120 Ω-os ellenálláson 4 V, a 240 Ω-oson 8 V esik: összegük visszaadja a 12 V tápfeszültséget. Az összes felvett teljesítmény 12 V × 0,0333 A ≈ 0,40 W.
Párhuzamos elrendezés
Mindkét ellenállásra 12 V jut. Az egyik ág árama 12/120 = 0,10 A, a másiké 12/240 = 0,05 A. A tápegység árama tehát 0,15 A. Az eredő ellenállás 12/0,15 = 80 Ω, a teljesítmény pedig 1,80 W. Ugyanaz a két ellenállás más kapcsolásban eltérő terhelést jelent a tápegységnek.
Mi történik egy szakadásnál?
Az egyszerű soros lánc megszakadásakor megszűnik az áram útja. Egy párhuzamos ág szakadásakor a többi ép ág tovább működhet. Ez nem általános hibatűrési garancia: közös tápegység, közös vezeték vagy közös védelmi készülék hibája egyszerre több ágat is érinthet. A zárlat pedig más hibafajta, mint a szakadás; nem lehet ugyanazzal a következtetéssel kezelni.
Kombinált áramkör: először keresd meg a csomópontokat
A rajzon egymás mellé tett alkatrészek még nem feltétlenül párhuzamosak. Először azt nézd meg, ugyanahhoz a két csomóponthoz csatlakoznak-e. Ahol elágazás van két alkatrész között, ott a közös áramra épülő egyszerű soros szabály sem alkalmazható automatikusan.
Gyakorlásként vegyünk két 100 Ω-os ellenállást párhuzamosan: eredőjük 50 Ω. Ha ehhez sorosan csatlakozik egy 150 Ω-os ellenállás, a teljes eredő 200 Ω. A részeredményeket érdemes a rajzon külön jelölni, így ellenőrizhető, melyik áramkördarabot helyettesítetted.
Hol ér véget az egyszerű modell?
A LED, a motor, a kondenzátor és az akkumulátor működését nem írja le teljesen egy állandó ellenállás. Napelemeknél és tápegységeknél a megengedett feszültség, áram és a gyártó által engedett kapcsolás döntő. A soros vagy párhuzamos elrendezés képletének ismerete önmagában nem jogosít fel ezek átalakítására. Hibát sem szabad alkatrészek rögtönzött áthidalásával keresni: az áthidalás megváltoztatja az áramkört és a védelmi feltételeket.
Ez a cikk ismeretterjesztő céllal készült. A helyszíni adottságok eltérhetnek, ezért szerelés vagy átalakítás előtt kérj megfelelő szakembertől ellenőrzést.