Каждый день мы пользуемся источниками освещения. Лампы в источниках соединяются последовательно или параллельно. Каждый способ имеет особенности и эффективен в конкретных ситуациях.
Можно ли параллельно соединить лампочки
Этот тип подключения наиболее эффективен. Лампа соединяется с фазой и нулем. При подключении двух и более ламп подающие напряжение провода могут скручиваться.
Но чаще к общему кабелю крепят все нагрузки. Параллельное соединение бывает лучевым или шлейфовым. В первом варианте к каждой лампе подводится отдельный кабель. Во втором фаза и ноль подаются на первый источник освещения, остальные приборы подпитываются частично.
При использовании галогенных светильников с трансформатором необходимо помнить, что их подключают на вторичную обмотку преобразователя с помощью клеммных колодок.
Параллельным подключением можно несколько сгладить недостатки осветительного оборудования, снизить мерцание люминесцентных ламп. В схему добавляется конденсатор для сдвига фазы всех элементов цепи.
Правила соединения лампочек
При подключении ламп необходимо соблюдать правила. Рассмотрим последовательные и параллельные соединения.
Последовательное
Последовательное соединение предполагает подключение к сети 220 В так, что через все элементы в цепи будет течь одинаковый ток. При этом распределение падений напряжения пропорционально внутренним сопротивлениям нагрузок. Мощность также распределяется пропорционально.
При использовании соединения последовательно с общим выключателем осветители будут гореть не в полную силу. При подключении ламп разных мощностей более яркое свечение будет у прибора с большим сопротивлением.
Схема стандартного последовательного подключения представлена на рисунке ниже.
Параллельное
Оно отличается подачей на каждую лампу полного сетевого напряжения. Ток будет различным, в зависимости от сопротивления прибора.
Проводники подводятся к патронам ламп одинаково, иногда по принципу шины, когда к общей магистрали подключаются все нагрузки.
К одному подводу можно подключить сколько угодно лампочек. Выключатель работает так же, как при последовательном подключении.
Плюсы и минусы параллельного соединения
Плюсы:
- если один элемент выйдет из строя, остальные продолжат работать;
- цепь дает максимально яркий свет, поскольку к каждому прибору подводится полное напряжение;
- от одной лампы можно отвести сколько угодно проводов для подключения дополнительных нагрузок (потребуется один ноль и конкретное количество фаз);
- подходит для энергосберегающих электрических устройств.
Недостатков практически нет, если не считать большого количества проводников в разветвленной системе с множеством ламп.
Применение
В быту параллельное соединение встречается очень часто. Например елочные гирлянды, где все лампочки имеют максимальную яркость свечения.
Подключением можно создавать интерьерную подсветку любой длины. Замена сгоревшего элемента делается легко. Два прибора по 60 Вт можно поменять на одну лампу мощностью 10 Вт без ущерба для параметров освещенности. Это свойство цепи используется опытными электриками для выявления фазы в трехфазных сетях.
Галогенные лампы и приборы накаливания не только дают яркое свечение, но нагревают окружающую среду. По этой причине их часто используют в гаражах, ангарах или мастерских для отапливания помещений. Для этого подключают приборы к сети, размещая в металлическом блоке. Конструкция прогревается до 60 градусов и поддерживает комфортную температуру в помещении. Однако высокие мощности приводят к частому перегоранию ламп.
Видео по теме: ЧТО ТАКОЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
Параллельное подключение применяется в ленточных подсветках, люстрах, уличном освещении. Каждой лампой при этом можно управлять отдельно, что повышает удобство использования общей сети. Надо лишь вмонтировать в систему нужное количество выключателей.
В домах и квартирах параллельно подключаются к сети не только приборы освещения, но и различная аппаратура.
При создании осветительных приборов со светодиодными элементами нередко используется смешанное подключение на основе последовательной цепи нагрузок с последующим параллельным соединением ее с такой же цепочкой.
Советуем посмотреть: Как понять — последовательно или параллельно соединить лампы или нагрузку
Пример расчета соединения ламп разной мощности
Чтобы разобраться в различиях, достаточно знания закона Ома и других простых электрических законов.
Пусть имеется лампочка накаливания на напряжение 220 вольт. На частоте 50 Гц она представляет собой чисто активное сопротивление, поэтому с ней удобнее разбираться в начальных вопросах. Если лампа имеет мощность 100 Ватт, то при включении в сеть через нее пойдет ток I=P/U=100 ватт/220 вольт=0,5 А (приблизительно, достаточно для рассуждений). На ней будет падать полное напряжение сети 220 вольт. Можно вычислить сопротивление нити: R=U/I=220 вольт /0,5 ампер =400 Ом (приблизительно).
Если подключить вторую аналогичную лампочку параллельно первой, то очевидно, что все сетевое напряжение будет приложено к каждой лампе. Потребляемый ток Iпотр разветвится на два потока и через каждую лампочку пойдет ток I=U/R=220 вольт/400 Ом=0,5 ампер. Потребляемый ток будет равен сумме двух токов (так гласит первый закон Кирхгофа) и составит 1 А. В итоге обе лампы будут находиться под полным сетевым напряжением, через них потечет номинальный ток, и общий световой поток будет равен удвоенному потоку одного светильника.
Если два одинаковых светильника соединить последовательно, то сетевое напряжение разделится между ними, и на каждой будет падать около 110 вольт. Общее сопротивление цепи станет равным Rобщ=400+400=800 Ом, и ток через каждую лампу (при последовательном соединении он одинаков для каждого элемента) составит Iлампы=U/Rобщ=220 вольт/800 Ом = 0,25 А. В итоге получается:
- на каждой лампе падает только половина сетевого напряжения;
- через каждую лампу течет ток, уменьшенный от номинального в 2 раза.
Чтобы оценить световой поток ламп накаливания для данного случая, можно воспользоваться законом Джоуля-Ленца. Свечение ламп накаливания осуществляется за счет нагрева нити. За период времени t нить выделит количество теплоты Q=I2*R*t=U*I*t. Ток уменьшится в два раза, напряжение на одной лампе тоже в два раза. Значит можно ожидать уменьшение светового потока в 2*2=4 раза. Для двух ламп поток уменьшится в два раза относительно одной лампы в номинальном режиме. То есть, при последовательном соединении две лампочки будут светить примерно в два раза тусклее, чем одна.
Проблему можно решить применением ламп с рабочим напряжением в два раза ниже сетевого. Если применить два стоваттных источника света на напряжение 127 вольт, то 220 вольт разделятся пополам, и каждый светильник будет работать в номинальном режиме, световой поток по сравнению с одной лампой той же мощности удвоится. Но этим не избавиться от главного недостатка такой схемы – при выходе из строя одного осветительного прибора цепь разрывается, и вторая лампа также перестает светить.
Все вышесказанное касается ламп с одинаковой мощностью. Если мощность светильников заметно отличается, то в схемах возникают следующие эффекты. Пусть одна лампа на 220 вольт имеет мощность 70 ватт, другая 140.
Тогда номинальный ток первой I1=P/U=70/220=0,3 ампера (округленно), второй – I2=140/220=0,7 ампера. Сопротивление нити менее мощного светильника R1=U/I=220/0,3=700 ом, второй – R2=220/0,7=300 ом.
Лампе с большей мощностью соответствует меньшее сопротивление нити.
При параллельном соединении напряжение на обоих приборах будет равным, через каждую лампу пойдет свой ток. Общий ток потребления равен сумме двух токов Iпотр=0,3+0,7=1 ампер. Каждая лампа работает в номинальном режиме и потребляет свой ток.
При последовательном соединении ток будет ограничен сопротивлением Rобщ=300+700=1000 Ом и будет равен I=U/R=220/1000=0,2 А. Напряжение распределится пропорционально сопротивлению нити (мощности). На лампе в 140 ватт оно составит 1/3 от 220 вольт – приблизительно 70 вольт. На маломощной лампе — 2/3 от 220 вольт. То есть, около 140 вольт. Обе лампы будут светить с недокалом из-за снижения напряжения и тока, но режим для них будет облегченным. Другое дело, если используются лампы на половину сетевого напряжения. На лампе меньшей мощности напряжение будет выше допустимого, и разница будет тем больше, чем больше разница в мощностях. Такая лампа скоро выйдет из строя. И это еще один недостаток последовательного включения ламп. Поэтому такое подключение на практике используется крайне редко. Исключение – последовательное соединение люминесцентных ламп. Считается, что при такой схеме они работают более устойчиво.
Подытоживая отличия параллельного включения от последовательного:
- при параллельном включении напряжение на всех потребителях одинаково, ток распределяется пропорционально мощности светильников (если мощность одинакова, то токи будут равными), общий ток потребления равен сумме токов всех ламп;
- при последовательном соединении ток через все лампы будет одинаковый, он определяется общим сопротивлением цепи (и будет меньше тока самой маломощной лампы), напряжение на потребителях распределится пропорционально мощности ламп (если она одинакова, то напряжения будут равными).
Пользуясь этими принципами, можно проанализировать работу любой схемы.
Как избежать ошибок
Подключать электроприборы к сети необходимо с соблюдением правил электротехники. Особенности подключения не очевидны и могут быть непонятны далеким от тематики людям.
Важно учесть:
- Каждый тип подключения имеет особенности, связанные с законом Ома. В последовательном соединении ток равен на всех участках цепи, тогда как напряжение зависит от сопротивления. В параллельном соединении одинаковым оказывается напряжение, а общая сила тока складывается из величин отдельных участков.
- Любую цепь не стоит перегружать, это может привести к нестабильной работе приборов и повреждению проводников.
- В параллельном соединении сечение проводов должно соответствовать подаваемой нагрузке, иначе неизбежен перегрев проводников с последующим расплавлением обмотки и коротким замыканием.
- В выключатель подводится фаза, ноль уходит на осветительный прибор. Пренебрежение правилом может привести к поражению током при замене лампы, поскольку даже в выключенном состоянии устройство находится под напряжением.
- Основной провод от светильника подсоединяется к общему контакту. Если его подключить к отводу, будет работать только часть цепи.
- Перед установкой выключателя лучше заранее промаркировать провода. При монтаже будет просто соединить между собой одноименные проводники.
Отказ от рекомендаций может стать причиной нестабильной работы осветительного оборудования, быстрого перегорания ламп и повлечь серьезные травмы с риском для жизни.
