Jak víte, paralelní připojení lamp je široce používáno v každodenním životě. Sériový obvod však může být také použit a být užitečný.
Podívejme se na všechny nuance obou schémat, chyby, které lze při montáži udělat, a uvedeme příklady jejich praktické realizace doma.
Na začátku zvažte nejjednodušší montáž dvou sériově zapojených žárovek.
- dvě lampy zašroubované do objímek
- dva napájecí vodiče vycházející z kazet
Co potřebujete k jejich sériovému zapojení? Není zde nic složitého.
Stačí vzít jeden konec drátu z každé lampy a zkroutit je dohromady.
Na dva zbývající konce musíte přivést napětí 220 voltů (fáze a nula).
Jak by takové schéma fungovalo? Když je na vodič aplikována fáze, prochází vláknem jedné lampy a kroucením vstupuje do druhé žárovky. A pak potká nulu.
Proč se tak jednoduché zapojení v bytech a domech prakticky nepoužívá? To je vysvětleno skutečností, že lampy v tomto případě budou hořet na méně než plné teplo.
V tomto případě se na ně napětí rozloží rovnoměrně. Například, pokud se jedná o běžné žárovky 100 wattů s provozním napětím 220 voltů, pak každá z nich bude mít plus nebo mínus 110 voltů.
V souladu s tím budou zářit méně než polovina jejich původního výkonu.
Zhruba řečeno, pokud paralelně zapojíte dvě 100W lampy, dostanete 200W lampu. A pokud je stejný obvod sestaven v sérii, pak bude celkový výkon lampy mnohem menší než výkon pouze jedné žárovky.
Zde je výsledek měření proudové síly takové sestavy se skutečným napájecím napětím 240V.
Na základě výpočtového vzorce dostaneme, že dvě žárovky svítí výkonem rovným všemu: P=I*U=69.6W
Přitom pokles jasu bude rovnoměrný pouze v případě, že žárovky, které máte, budou mít stejný výkon.
Pokud se liší, řekněme, že jeden z nich má 60W a druhý 40W, pak bude napětí na nich rozloženo jinak.
Co nám to dává v praktickém smyslu při zavádění těchto schémat?
Lampa bude hořet lépe a jasněji, ve které má vlákno větší odpor.
Vezměte si například žárovky, které se radikálně liší výkonem – 25W a 200W a zapojte je do série.
Která z nich bude svítit téměř plnou intenzitou? Ten s P=25W.
Specifický odpor jeho wolframového vlákna je mnohem větší než u dvoustovky, a proto je úbytek napětí na něm srovnatelný s napětím v síti. Při sériovém zapojení bude proud v jakékoli části obvodu stejný.
Zároveň velikost proudu, který je schopen zapálit 25 wattů, není v žádném případě schopen „zapálit“ na dvě stě. Zhruba řečeno, světelný zdroj s výbojkou 200W nebo více bude vnímán vzhledem k 25W jako obyčejný kus drátu, kterým protéká proud.
Můžete zvýšit počet lamp a přidat další do okruhu. To se opět dělá jednoduše.
Dva konce napájecího vodiče třetí lampy otočte libovolnými konci z prvních dvou. A pro zbytek opět použijete 220V.
Jak bude v tomto případě tato girlanda zářit? Úbytek napětí bude ještě větší, to znamená, že žárovky budou svítit nejen poloviční silou, ale obecně budou sotva hořet.
Kromě výrazného poklesu napětí je druhým negativním bodem takového obvodu jeho nespolehlivost.
Pokud vyhoří pouze jedna z žárovek v tomto řetězci, všechny ostatní okamžitě zhasnou.
Další věc, kterou je třeba poznamenat, je, že takový sériový obvod bude dobře fungovat na konvenčních žárovkách. U některých jiných typů, včetně těch LED, žádný efekt očekávat nemusíte.
Mohou mít ve svém návrhu elektronický obvod, který potřebuje napájení řádově 220V. Samozřejmě mohou pracovat i od nižších hodnot 150-160V, ale 90V nebo méně jim stačit nebude.
Mimochodem, někteří elektrikáři při instalaci osvětlení v bytě mohou udělat náhodnou chybu, která souvisí právě se sériovým zapojením světelných zdrojů.
V důsledku toho zažijete následující efekt. Po zapnutí vypínače se v místnosti rozsvítí jedna žárovka a po zhasnutí druhá.
V tomto případě nebude možné zajistit zhasnutí obou najednou. Jak je tohle možné?
Chyba spočívá v tom, že elektrikář jednoduše zamíchal místo uchycení jednoho z vodičů vypínače a zapíchl jej do mezery mezi dvě lampy různého výkonu. Zde je vizuální schéma takové nesprávné montáže.
Jak je z něj patrné, při zapnutí napětí se přes kontakty jednoklávesového spínače přivede na druhý světelný zdroj napětí 220V a rozsvítí se dle očekávání.
V tomto případě zůstává první zdroj bez napájení, protože. na obou stranách je na něj uvedeno „stejnojmenné jméno“.
A když obvod přerušíte, stejný sekvenční obvod se zde již vytvoří a lampa s menším výkonem bude svítit.
Zatímco větší, prakticky zhasne. Vše je, jak je popsáno výše.
Kde je možné v běžném životě uplatnit takové zdánlivě nepraktické schéma?
Nejznámějším použitím takových struktur jsou girlandy na vánoční stromky.
Můžete také vytvořit konzistentní osvětlení v dlouhé chodbě a získat osvětlení ve stylu podkroví bez dalších nákladů.
Neustále hořící žárovky ve vchodu nebo doma kvůli vysokému napětí? Nejlevnější cestou je zapnout ještě jeden v sérii.
Místo jednoho 60W zapněte dvě stě metrů čtverečních a používejte je téměř „navždy“. Díky sníženému napětí 110V se pravděpodobnost jejich selhání sníží stokrát.
Další originální aplikace, kterou stále nedoporučuji používat, ale někteří elektrikáři se k ní uchýlí v zoufalých situacích. Jedná se o tzv. fázování třífázových obvodů.
Řekněme, že potřebujete zapojit dva třífázové (380V) vstupy paralelně k sobě, z jednoho zdroje napájení. Nemáte po ruce voltmetr, multimetr ani tester. Co dělat?
Pokud totiž zamícháte fáze, pak snadno vytvoříte mezifázový zkrat! A zde vám opět pomůže sekvenční montáž pouhých dvou žárovek.
Sestavte je podle úplně prvního zobrazeného schématu a připojte jeden konec napájecího vodiče ke vstupní fázi č. 1, druhým koncem se postupně dotkněte vodičů vstupu č. 2.
Při stejných fázích nebudou žárovky svítit (např. vstup fA č. 1 – vstup fA č. 2).
A při jiném (fA vstup č. 1 – fV vstup č. 2) – budou svítit.
Takový experiment pouze s jednou lampou byste nikdy neuspěli, protože by okamžitě explodovala ze zvýšeného napětí 380V. A v sériové sestavě se dvěma produkty stejného výkonu na ně bude aplikováno napětí v normálním rozsahu.
Ale nejlepší a nejpraktičtější aplikací je použít toto schéma vůbec ne pro osvětlení, ale pro vytápění. To znamená, že vaše světelné zdroje nebudou primárně fungovat jako lampy, ale jako ohřívače.
Jak vyrobit takový jednoduchý a nekomplikovaný infra kamna, přečtěte si článek na odkazu níže.
Něco podobného se často používá v inkubátorech.
Nyní se podívejme na schéma paralelního připojení.
Při paralelním zapojení se konce přívodních vodičů dvou žárovek jednoduše stočí dohromady. Dále je na ně přivedeno napětí 220V.
Lze tedy připojit libovolný počet lamp. Nejdůležitější je, aby na takové zatížení byl dimenzován průřez přívodních vodičů.
V tomto případě bude vše svítit a hořet přesně s jasem, na který byly lampy původně navrženy.
V praxi se samozřejmě všechny dráty nekroutí do jedné hromady, ale působí poněkud odlišně. Nechají jeden společný prodloužený kabel a k němu se připojují již jednotlivé žárovky formou odboček.
V tomto případě může být schéma jak smyčka, tak paprsek. Ale obojí je paralelní.
Toto schéma se používá všude – ve vícestopých lustrech, v pouličních lampách, v domácích dekorativních lampách atd.
A pokud se zároveň spálí nějaká žárovka, zbytek bude svítit dál, jako by se nic nestalo.
Napětí je na ně přiváděno současně a je vždy nominálních 220V.
Ale přesto, při instalaci osvětlení doma pomocí paralelního připojení, nezapomeňte na sériové.
Jak již bylo zmíněno výše, v určitých situacích má také své výhody a může velmi pomoci při řešení mnoha problémů (dekorativní osvětlení, ohřívací lampy, „věčná“ žárovka atd.).
Pro elektrikáře není nic jednoduššího než připojit lampu. Ale pokud musíte sestavit lustr nebo svítidlo s několika odstíny, často vyvstává otázka: “Jaký je nejlepší způsob připojení?” Abychom pochopili rozdíl mezi sériovým a paralelním zapojením žárovek, připomeňme si kurz fyziky pro 8. ročník. Předem se dohodneme, že jako příklad budeme uvažovat osvětlení v sítích 220 V AC, tato informace platí i pro jiná napětí a proudy.
Sériové připojení
Stejný proud protéká obvodem sériově zapojených prvků. Napětí na prvcích, stejně jako uvolněný výkon, se rozděluje podle vlastních odporů. V tomto případě je proud roven podílu napětí a odporu, tj.
Kde Rtotal je součet odporů všech prvků sériově zapojeného obvodu.
Čím větší odpor, tím menší proud.
Sériové připojení spotřebitelů
Pro zapojení dvou nebo více světelných zdrojů do série je potřeba propojit konce kazet k sobě, jak je znázorněno na obrázku, tzn. krajní patrony budou mít každý po jednom volném vodiči, ke kterému přivedeme fázi (P nebo L) s nulou (N) a střední patrony jsou navzájem spojeny jedním vodičem.
Přes lampu 100 W při napětí 220 V protéká proud o něco méně než 0,5 A. Pokud podle tohoto schématu zapojíte dvě, klesne proud na polovinu. Žárovky budou svítit na poloviční žhavení. Spotřeba energie se nebude sčítat, ale sníží se na 55 (přibližně) u obou. A tak dále: čím více lamp, tím nižší je proud a jas každého jednotlivce.
- zvyšuje se zdroj žárovek;
- pokud jeden vyhoří, zbytek neshoří;
- pokud používáte zařízení různého výkonu, ty větší prakticky nebudou svítit, menší budou svítit normálně;
- všechny prvky musí mít stejnou sílu;
- do svítidla s takovým zapojením není možné zařadit energeticky úsporné zářivky (LED a kompaktní zářivky).
Toto zapojení je skvělé v situacích, kdy potřebujete vytvořit měkké světlo například pro nástěnné svítidlo. Takto jsou LED diody zapojeny v girlandách. Obrovským mínusem je, že když shoří jeden článek, nesvítí ani ostatní.
Paralelní připojení
V paralelně zapojených obvodech je na každý z prvků přivedeno plné napětí napájecího zdroje. Proud procházející každou z větví závisí v tomto případě pouze na jejím odporu. Vodiče z každé kazety jsou na obou koncích propojeny.
- pokud jedna lampa shoří, zbytek bude nadále plnit své funkce;
- každý z obvodů svítí naplno, bez ohledu na jeho výkon, protože na každý je přivedeno plné napětí;
- z lampy můžete odstranit tři, čtyři nebo více vodičů (nula a požadovaný počet fází ke spínači) a zapnout požadovaný počet lamp nebo skupinu;
- úsporné žárovky fungují.
Chcete-li rozsvítit světlo ve skupinách, sestavte takový obvod buď v těle svítidla, nebo ve spojovací krabici.
Každá z lamp se zapíná vlastním vypínačem, v tomto případě jsou tři a dvě jsou zapnuté.
Zákony sériového a paralelního zapojení vodičů
Pro sériové zapojení je důležité vzít v úvahu, že všemi lampami protéká stejný proud. To znamená, že čím více prvků je v obvodu, tím méně ampér jím protéká. Napětí na každé lampě se rovná součinu proudu a jeho odporu (Ohmův zákon). Zvýšením počtu prvků snížíte napětí na každém z nich.
V paralelním obvodu každá větev odebírá množství proudu, které potřebuje, a napětí je přiváděno takové, které vytváří zdroj energie (např.
smíšené připojení
Jiný název pro tento obvod je sériově paralelní obvod. Ve větvích paralelního obvodu je několik spotřebičů zapojeno do série, například žárovka, halogen nebo LED. Takové schéma se často používá na matricích LED. Tato metoda poskytuje některé výhody:
- připojení jednotlivých skupin žárovek na lustr (například 6-ti horn);
- pokud lampa shoří, pouze jedna skupina nebude hořet, pouze jeden sériový obvod selže, zbytek, stojící paralelně, bude svítit;
- skupinové lampy v sérii se stejným výkonem a paralelní obvody – v případě potřeby různé.
Nevýhody jsou stejné jako u sériových obvodů.
Schémata zapojení pro jiné typy svítilen
Pro správné připojení jiných typů svítidel se musíte nejprve naučit jejich princip fungování a seznámit se se schématem připojení. Každý typ lampy vyžaduje určité podmínky pro provoz. Proces zahřívání spirály není vůbec navržen tak, aby vyzařoval světlo. V oblasti velkého výkonu a plochy byly znatelně nahrazeny plynovými výboji.
Zářivky
Kromě žárovek se často používají jak halogenové, tak zářivkové trubicové žárovky (LL). Ty jsou běžné v kancelářských budovách, lakovnách aut, garážích, průmyslových a komerčních prostorách. O něco méně často se používají doma, například v kuchyni k osvětlení pracovního prostoru.
LL nelze připojit přímo k síti 220 V, pro zapálení je potřeba vysoké napětí, proto se používá speciální obvod:
První schéma se používá stále méně, vyznačuje se nižší účinností, hučením plynu a blikáním světelného toku, které často není okem patrné. Na pouzdru je často vyobrazeno zapojení elektronického předřadníku.
Buď je zapojena jedna lampa nebo dvě sériově, podle situace a toho, co je k dispozici, také s elektronickým předřadníkem.
Pro kompenzaci jalového výkonu induktoru a snížení fázového posunu je potřeba kondenzátor mezi fází a nulou, obvod se rozběhne i bez něj.
Pozor na zapojení svítidel, při osvětlení zářivkami nelze použít stejná pravidla jako při práci s žárovkami. Podobná situace je s lampami DRL a DNAT, ale v každodenním životě se vyskytují zřídka, častěji v průmyslových dílnách a pouličních lampách.
Halogenové světelné zdroje
Tento typ se často používá v bodových svítidlech na zavěšených a zavěšených stropech. Jsou vhodné pro osvětlení míst s vysokou vlhkostí, protože se vyrábějí pro provoz v obvodech s nízkým napětím např. 12 voltů.
K napájení je použit síťový transformátor 50 Hz, ale rozměry jsou velké a časem to začne bzučet. K tomu je vhodnější elektronický transformátor, ten přijímá 220 V s frekvencí 50 Hz a nechává 12 V AC s frekvencí několik desítek kHz. Zbytek zapojení je podobný jako u žárovek.
Závěr
Správně sestavte obvody ve svítidlech. Nezapojujte energeticky úsporné žárovky do série a dodržujte schéma pro zapínání zářivek a halogenových žárovek. Energeticky úsporné žárovky „nemají rády“ nízké napětí a rychle vyhoří, zatímco zářivka se nemusí rozsvítit vůbec.
Svorkovnice nebo svorky Wago jsou vhodné pro připojení osvětlení, zejména pokud je kabeláž hliníková a vodiče u lampy měděné. Hlavní věcí je dodržovat bezpečnostní pravidla při práci s elektrickými spotřebiči.
