مدار سری ، مدار موازی و مدار مختلط
مدار الکتریکی مسیری است که در آن الکترون ها از منبع به آن جریان می یابند. منبع معمولاً بر حسب ولتاژ یا جریان اندازه گیری می شود. مقاومت، جریان این منبع را کنترل می کند.
مادامی که یک مصرف کننده به شبکه برق متصل است مدار ساده ای با چهار عنصر زیر وجود دارد. مصرف کننده ، منبع تغذیه ، سیم های رابط و کلید کنترل مدار که عموما بر روی مصرف کننده تعبیه شده اند. اما باید توجه داشته باشید که همیشه مدار تا به این حد ساده نیست. مدار می تواند بیش از یک مصرف کننده، کلید و یا منبع تغذیه داشته باشد. آن چه که در اینجا مورد بحث قرار خواهد گرفت حالات مختلفی است که در مداری با بیش از یک مصرف کننده می تواند به وجود آید.
دوره آموزش تعمیرات برد الکترونیکی در سه سطح مقدمات الکترونیک ، تعمیر بردهای معمولی و تعمیر بردهای اینورتر صنعتی
مدار سری
هر گاه مصرف کننده ها به گونه ای به یکدیگر متصل شوند که یک مسیر بیشتر برای عبور جریان الکتریکی ایجاد نشود، مدار سری تشکیل شده است.
از آنجا که بارهای الکتریکی در مدار سری، اجبارا در یک مسیر جاری می شوند، در تمامی نقاط همواره مقدار آن ها ثابت است و اگر توسط آمپرمتر جریان را در نقاط مختلف مدار سری اندازه گیری کنید، با یک عدد واحد مواجه خواهید شد. اما ولتاژ در مدار سری وضعیتی کاملا متفاوت را داراست. در مدار سری ولتاژ بین مصرف کننده ها تقسیم می شود که این تقسیم می تواند کاملا یکسان و یا به شکل نامساوی انجام شود. عامل تعیین کننده ولتاژ مصرف کننده ها در مدار سری، مقدار اهم آن هاست. هر مصرف کننده که دارای اهم بیشتری باشد، ولتاژ بیشتری از منبع تغذیه را به خود تخصیص می دهد و بالعکس. یعنی کمترین ولتاژ به مصرف کننده ای می رسد که کمترین اهم را دارد. مجموع این ولتاژ ها برابر ولتاژ منبع می باشد.( در مدارات سری مقاومت کل برابر با مجموع مقاومت های مدار می باشد).
مقاومت معادل در مدار سری، مقدار قابل توجهی است که به سبب آن جریان مدار بسیار محدود می شود. مقاومت در مدار سری از رابطه زیر محاسبه می شود:
PT=p1+p2+p3+…+pn
با افزایش مصرف کننده های مدار سری مقاومت معادل مرتبا افزایش یافته و جریان مدار کاهش می یابد. از آن جا که در مدار سری، هیچ کدام از مصرف کننده های 220 ولتی، به ولتاژ مورد نظر خود دسترسی ندارند (قبلا اشاره شد که ولتاژ بین مصرف کننده ها تقسیم می شود) و همچنین جریان مدار سری نیز به سبب بالا بودن مقاومت معادل، ناچیز است، توان مدار سری مقدار قابل توجهی نخواهد بود. یعنی نمی توان با سری بستن مصرف کننده ها، به توان بالایی دست یافت بلکه توان حاصله از اتصال سری مصرف کننده ها، از توان هر یک از آن ها به صورت جداگانه نیز کمتر خواهد بود که علت آن ذکر شد.
دوره جامع آموزش تعمیرات لوازم خانگی از مبتدی تا پیشرفته شامل تعمیرات مکانیک و برد لوازم خانگی به همراه تعمیر لوازم خرد منزل
مدار موازی
هر گاه مطبق شکل دو یا چند مصرف کننده به شکلی قرار گیرند که ابتدا و انتهای آن ها به یکدیگر متصل گردد، مصرف کننده در اتصال موازی قرار گرفته اند.
اختلاف سطح الکتریکی (ولتاژ) در مدار موازی، توسط سیم های رابط به شاخه های مدار موازی منتقل می شود.
هادی ها به واسطه داشتن سطح مقطع، طول و ضریب مقاومت مخصوص دارای اهم بوده و به نوعی مصرف کننده محسوب می شوند اما در مدارات کوچک مانند لوازم خانگی به موجب کوتاه بودن طول هادی ها، از تلفات انرژی الکتریکی توسط آن ها صرفنظر می شود به این ترتیب می توان فرض نمود که اختلاف سطح منبع تغذیه بدون تلفات به دو سر تمامی شاخه ها می رسد.
بنابراین ولتاژ تمامی شاخه ها در مدار موازی، همان ولتاژ منبع تغذیه است. به عبارت دیگر اگر 10 مصرف کننده به صورت موازی به یک منبع 220 ولتی متصل شوند به همگی آن ها ولتاژ 220 ولت خواهد رسید. اما جریان در مدار موازی وضعیتی کاملا متفاوت دارد زیر جریان کل (IT) که از منیع جاری می شود به تعداد شاخه ها تقسیم شده و در نهایت، جریان های جاری در شاخه ها به یکدیگر پیوسته و جریان کل به منبع باز می گردد.
مقاومت معادل در مدار موازی از کوچکترین مقاومت مدار نیز کوچکتر است و از رابطه زیر به دست می آید:
دوره تخصصی آموزش طراحی برد الکترونیکی ویژه بازار کا با پشتیبانی نامحدود و ارائه مدرک بین المللی طراحی و ساخت برد از سازمان فنی حرفه ای
توان در مدار موازی، مجموع توان هر یک از شاخه هاست. از آن جا که شاخه ها ولتاژ منبع را دریافت نموده و مانعی برای رسیدن جریان مورد نیاز به شاخه ها وجود ندارد، توان مصرف کننده نیز قابل توجه است. از این رو برای دست یابی به توانی بالا، اجبارا می بایست مصرف کننده ها را به شکل موازی بست. می توان این موضوع را به شکلی دیگر نیز بررسی نمود. مصرف کننده های الکتریکی در کشور ما به ولتاژ نامی 220 ولت نیاز دارند و از آن جا که در مدار سری ولتاژ منبع 220 ولت بین مصرف کننده ها تقسیم می شود، هیچ یک از مصرف کننده ها به ولتاژ نامی خود دسترسی نخواهند داشت. این امر به وسایل حرارتی مانند سماور و بخاری برقی آسیب جدی نمی رساند بلکه عملکردشان رضایت بخش نخواهد بود اما اگر وسایل موتوری مانند چرخ گوشت و جاروبرقی اشتباها سری بسته شوند شدیدا آسیب می بینند. نتیجه آنکه تمامی مصرف کننده های 220 ولتی، اجبارا می بایست به صورت موازی بسته شوند.
مدار مختلط (سری – موازی)
مدار مختلط ترکیبی از دو مدار سری و موازی است. در شکل 1 مصرف کننده های R3 و R4 با یکدیگر سری و مجموعه آن دو با مصرف کننده R2 موازی هستند (شکل 2) حال اگر دو مصرف کننده R2 و R3,4 را یکی کنیم یعنی از طریق محاسبه مقاومت معادل در مدار موازی بین آن ها، معادل را محاسبه نماییم به شکل 3 خواهیم رسید.
در واقع R2,3,4 از طریق زیر محاسبه شده است:
همان طور که دیده می شود مدار مختلط شکل 1 به یک مدار سری ساده با دو مصرف کننده تبدیل شده است (شکل 3)
آن قسمت از مدار مختلط که موازی است از قوانین کمیت های الکتریکی در مدار موازی تبعیت می کند.
در قسمت سری مدار مختلط، توان به سبب تقسیم ولتاژ بین مصرف کننده ها ناچیز است و در قسمت موازی مدار مختلط توان بالاست از مدار مختلط در بعضی از وسایل بالاخص سشوار استفاده می شود.
