Ngày nay, việc sử dụng, ứng dụng và tầm quan trọng của kết nối mạch nối tiếp và song song không thể bị phóng đại. Ứng dụng của kết nối mạch nối tiếp và song song có thể được nhìn thấy rõ ràng trong nhà, phòng học và đèn đường của chúng ta. Một số người đề nghị rằng các bóng đèn trong nhà của họ nên có công tắc riêng.
Tuy nhiên, đó không phải là phép màu khi hơn ba bóng đèn điện hoặc tải được điều khiển bởi một công tắc. Tải là bất cứ thứ gì, nó có thể là thiết bị, bóng đèn điện hoặc thậm chí quạt trần tiêu thụ năng lượng điện khi được kết nối với nguồn điện. Bóng đèn điện, TV, tủ lạnh, v.v. đều có thể được gọi là tải. Bóng đèn chuyển đổi năng lượng điện thành dạng năng lượng ánh sáng và nhiệt. Quạt chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ.
Loại kết nối được thực hiện cho quạt trần, bóng đèn điện sẽ xác định xem chúng có công tắc chung hay không. Kết nối mạch nối tiếp cho chúng ta cơ hội kết nối nhiều hơn hai tải với một công tắc chung. Đèn đường là một ví dụ rất tốt về điều này. Kết nối mạch song song giúp chúng ta có thể kết nối các tải với công tắc riêng của chúng.
Cả kết nối mạch nối tiếp và song song đều tốt nhưng một loại thường được ưa thích hơn loại kia vì lý do này hay lý do khác. Trước khi chúng ta nói về lý do tại sao kết nối mạch song song được ưu tiên hơn kết nối nối tiếp, hãy nhắc lại kết nối nối tiếp và song song trước.
Mạch nối tiếp
Mạch nối tiếp là mạch trong đó các điện trở hoặc tải được kết nối đầu cuối với nhau để mạch chỉ có một đường dẫn qua đó dòng điện chảy. Do đó, khi một số điện trở được nối tiếp, điện trở hiệu dụng (tổng điện trở trong mạch) được tính bằng cách cộng các điện trở riêng theo đại số. Nghĩa là, nếu chúng ta có các điện trở có điện trở R1, R2, R3 … Rn được kết nối nối tiếp, thì;
Reff = RT = R1 + R2 + R3 + … Rn.
Trong các kết nối nối tiếp, cùng một dòng điện chảy qua tất cả các nhánh của mạch, nhưng điện áp khác nhau trên nó khiến các điện trở có điện áp khác nhau trên chúng. Mỗi điện trở hoặc tải sẽ gặp phải sự sụt áp. Điện áp đặt bằng tổng điện áp rơi trên các phần khác nhau của mạch. Điện áp rơi tỷ lệ thuận với điện trở, dòng điện giống nhau trong toàn bộ mạch. Khi các tải được kết nối nối tiếp, các tải sẽ có xu hướng có công tắc chung. Loại kết nối này được sử dụng trong các phòng học, đèn đường.
Ứng dụng của kết nối nối tiếp
Một số người kết nối đèn an ninh trong nhà của họ nối tiếp sẽ khiến chúng có công tắc chung. Vấn đề với loại kết nối này là khi một tải gặp sự cố, các hệ thống được kết nối khác cũng sẽ bị lỗi. Đó là loại kết nối mạch tất cả hoặc không có gì. Cho đến khi một tải nhận được năng lượng trước khi nó cung cấp cho tải khác và tải cung cấp bị lỗi, sẽ có một đoạn mất điện.
Kết nối mạch nối tiếp phổ biến và được sử dụng nhiều trong thiết bị điện. Sợi tóc ống trong các đài radio nhỏ thường được nối tiếp. Các thiết bị điều khiển dòng điện luôn được kết nối nối tiếp với thiết bị mà chúng bảo vệ. Cầu chì được kết nối nối tiếp với thiết bị chúng bảo vệ, Thiết bị sưởi ấm nhà tự động có rơle nhiệt, cuộn dây điện từ và thiết bị ngắt an toàn được kết nối nối tiếp với nguồn điện, v.v.
Nhược điểm của mạch nối tiếp
- Đứt dây, hư hỏng hoặc tháo bất kỳ đèn nào sẽ làm đứt mạch và khiến tất cả các đèn khác ngừng hoạt động vì chỉ có một đường dẫn duy nhất cho dòng điện chảy trong mạch.
- Nếu thêm nhiều đèn vào mạch chiếu sáng nối tiếp, độ sáng của chúng sẽ giảm. vì điện áp được chia sẻ trong mạch nối tiếp. Nếu chúng ta thêm nhiều tải vào mạch nối tiếp, sự sụt áp tổng thể tăng lên, đó không phải là dấu hiệu tốt cho việc bảo vệ thiết bị điện.
- Đi dây nối tiếp là loại đi dây “TẤT CẢ hoặc KHÔNG CÓ GÌ”, có nghĩa là tất cả các thiết bị sẽ hoạt động cùng lúc hoặc tất cả chúng sẽ ngắt kết nối nếu lỗi xảy ra ở bất kỳ thiết bị nào được kết nối trong mạch nối tiếp.
- Cần điện áp cung cấp cao nếu chúng ta cần thêm tải (bóng đèn, lò sưởi điện, máy lạnh, v.v.) vào mạch nối tiếp. Ví dụ: nếu năm đèn 220V được kết nối nối tiếp thì điện áp nguồn sẽ phải là: 5 x 220V = 1,1kV.
- Tổng điện trở mạch nối tiếp tăng lên (và dòng điện giảm) khi thêm tải vào mạch.
- Theo nhu cầu trong tương lai, chỉ nên thêm những thiết bị điện đó vào mạch nối tiếp hiện tại nếu chúng có cùng định mức dòng điện vì dòng điện giống nhau ở mọi điểm trong mạch nối tiếp. Tuy nhiên, chúng ta biết rằng các thiết bị và dụng cụ điện như bóng đèn, quạt, lò sưởi, máy lạnh, v.v. có định mức dòng điện khác nhau, do đó, chúng không thể được kết nối nối tiếp để vận hành trơn tru và hiệu quả.
Ưu điểm của kết nối nối tiếp
- Cần ít kích thước dây cáp hơn trong hệ thống dây nối tiếp.
- Chúng ta sử dụng để bảo vệ mạch bằng cách kết nối cầu chì và cầu dao trong mạch nối tiếp với các thiết bị khác.
- Mạch nối tiếp không bị quá tải dễ dàng do điện trở cao khi thêm tải vào mạch.
- Tuổi thọ của pin trong mạch nối tiếp dài hơn so với song song.
- Đây là phương pháp đi dây điện đơn giản nhất và có thể dễ dàng phát hiện và sửa chữa lỗi so với đi dây song song hoặc hỗn hợp.
Mạch song song
Các điện trở, tải được cho là được kết nối song song khi đầu của mỗi điện trở hoặc tải có điểm chung hoặc nút và các đầu kia cũng được kết nối với điểm hoặc nút chung. Các mạch như vậy được gọi là mạch song song.
Không giống như kết nối mạch nối tiếp, khi tìm tổng điện trở (hiệu dụng) trong một mạch song song, nghịch đảo của từng điện trở được lấy. Do đó, khi một số điện trở được kết nối song song, nghịch đảo của điện trở hiệu dụng được tính bằng tổng số học hoặc đại số của nghịch đảo của từng điện trở.
1/Reff hoặc 1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 … 1/Rn.
Kết nối mạch song song có cùng điện áp chảy qua tất cả các nhánh của mạch. Các điện trở khác nhau có dòng điện riêng của chúng.
Ứng dụng của kết nối song song
Kết nối mạch song song rất phổ biến trong sử dụng. Các đèn và thiết bị điện khác nhau trong nhà của chúng ta được kết nối song song để mỗi đèn hoặc bóng đèn và thiết bị có thể hoạt động độc lập. Để chúng ta có thể kiểm soát từng đèn hoặc tải riêng lẻ, chúng phải được đi dây song song.
Ưu điểm của mạch song song
- Mỗi thiết bị và dụng cụ điện được kết nối độc lập với các thiết bị khác. Bằng cách này, việc BẬT / TẮT một thiết bị sẽ không ảnh hưởng đến các thiết bị khác và hoạt động của chúng.
- Trong trường hợp đứt dây hoặc tháo bất kỳ đèn nào sẽ không làm gián đoạn toàn bộ mạch và tải được kết nối, nói cách khác, các đèn / đèn và thiết bị điện khác vẫn sẽ hoạt động trơn tru.
- Nếu thêm nhiều đèn vào mạch chiếu sáng song song, độ sáng của chúng sẽ không bị giảm (như xảy ra chỉ trong mạch chiếu sáng nối tiếp). Vì điện áp giống nhau ở mọi điểm trong mạch song song. Nói ngắn gọn, chúng nhận được cùng điện áp như điện áp nguồn.
- Có thể thêm các bộ phận và điểm tải của đèn vào mạch song song theo nhu cầu trong tương lai miễn là mạch không bị quá tải.
- Việc thêm các thiết bị và linh kiện bổ sung sẽ không làm tăng điện trở mà sẽ làm giảm tổng điện trở của mạch, đặc biệt là khi sử dụng các thiết bị có định mức dòng điện cao như máy lạnh và lò sưởi điện.
- Hệ thống dây song song đáng tin cậy, an toàn và đơn giản hơn khi sử dụng
Nhược điểm của các kết nối song song
- Kích thước dây cáp và dây dẫn lớn hơn được sử dụng trong mạch chiếu sáng song song.
- Cần nhiều dòng điện hơn khi thêm bóng đèn vào mạch song song.
- Pin nhanh hết đối với lắp đặt DC.
- Thiết kế đi dây song song phức tạp hơn so với đi dây nối tiếp.
Mạch hỗn hợp
Mạch trong hình sau không phải là nối tiếp cũng không phải song song, tức là mạch hỗn hợp. Ba đèn đầu tiên (B1, B2 & B3) được kết nối song song trong khi các công tắc (S1, S2 & S3) được đấu nối tiếp tương ứng. B7, B8, B9 và B10 nối tiếp với nhau trong khi chúng song song với ba bóng đèn đầu tiên (B1, B2 & B3) trong khi các công tắc (S5 & S6) được kết nối song song với Bóng đèn (B10). Ngoài ra, các bóng đèn (B4, B5 & B6) và công tắc (S7) được kết nối nối tiếp với nhau trong khi chúng được kết nối song song với (B1, B2 & B3) và v.v.
Vì mạch là sự kết hợp của nối tiếp và song song, chúng ta không thể đơn giản hóa dòng điện, điện áp, điện trở và công suất bằng Định luật Ohm đơn giản. Chúng ta phải áp dụng các định lý khác nhau như Norton, Thevenin, định lý truyền công suất tối đa, v.v. hoặc sẽ đơn giản hóa mạch thành các mạch nối tiếp và song song cơ bản để tìm tất cả các đại lượng đó.
Phương pháp đi dây lắp đặt gia dụng phổ biến nhất ngày nay sử dụng phương pháp đi dây này.
So sánh giữa kết nối nối tiếp và song song
Dưới đây trong bảng, các điểm khác biệt chính giữa kết nối nối tiếp và song song được thể hiện.
| STT | Mạch nối tiếp | Mạch song song |
|---|---|---|
| Dòng điện (I) | Dòng điện giống nhau ở mỗi điểm trong mạch nối tiếp: I1 = I2 = I3 =…. In. Dòng điện cộng dồn trong mạch nối tiếp: I1 + I2 + I3 +…. In | Dòng điện khác nhau ở mỗi điểm trong mạch song song |
| Điện áp (V) | Điện áp cộng dồn trong mạch nối tiếp: V1 + V2 + V3 +…. Vn | Điện áp giống nhau ở mỗi điểm trong mạch song song: V1 = V2 = V3 =…. Vn |
| Điện trở (R) & Để tìm (R) | Điện trở cộng dồn trong mạch nối tiếp: R1 + R2 + R3 + …Rn = Reff = RT | Điện trở bị chia khi thêm tải vào mạch. 1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 …1/Rn hoặc I = G1 + G2 + G3 + … Gn |
| Để tìm dòng điện (I) | I = V1/R1 = V2/R2 = V3/R3 = Vn/Rn | I = V1/R1 + V2/R2 + V3/R3 + Vn/Rn |
| Để tìm điện áp (V) | V = I1R1 + I2R2 + I3R3 + … InRn | V = I1R1 = I2R2 = I3R3 = … InRn |
| Để tìm công suất điện (P) | P = I^2R1 + I^2R2 + … I^2Rn hoặc P = V1^2/R1 + V2^2/R2 + … Vn^2/Rn | P = V^2/R1 + V^2/R2 + … V^2/Rn hoặc P = I1^2R1 + I2^2R2 + … In^2Rn |
| Quy tắc chia dòng điện & điện áp | V1 = VT (R1/RT), V2 = VT (R2/RT) | I1 = IT (G1/GT), I2 = IT (G2/GT) |
| Đường dẫn dòng điện | Chỉ có một đường | Có hai hoặc nhiều đường |
| Độ sáng của bóng đèn | Mờ hơn nếu thêm bóng đèn (P = V x I) | Sáng hơn do cùng điện áp |
| Nếu xảy ra đứt mạch | Toàn bộ mạch vô dụng | Phần còn lại của mạch vẫn hoạt động |
| Tình trạng pin | Pin xả chậm (Định mức Ah của pin) | Pin xả nhanh (Thời gian Ah & dòng điện của pin) |
| Ứng dụng | Dùng để bảo vệ mạch trong khi kết nối cầu chì và cầu dao nối tiếp với thiết bị đã kết nối | Dùng trong hầu hết các lắp đặt hệ thống dây điện gia dụng |
Ưu điểm của kết nối mạch song song so với kết nối mạch nối tiếp
Kết nối mạch nối tiếp là loại kết nối tất cả hoặc không có gì. Điều này có nghĩa là nếu một thiết bị bị lỗi, tất cả các thiết bị khác cũng sẽ bị lỗi. Do đó, loại kết nối này chỉ phù hợp khi chúng ta muốn bảo vệ một thiết bị.
Khi cầu chì cháy, thường do dòng điện cao, thiết bị mà nó bảo vệ vẫn không bị hư hỏng vì dòng điện không còn đến nó nữa. Không giống như kết nối nối tiếp, tất cả hoặc không có gì, kết nối mạch song song cung cấp tính linh hoạt của các công tắc riêng cho từng tải và thiết bị. Các kết nối song song cung cấp nhiều điện trở hơn đối với dòng điện so với kết nối nối tiếp.
Hai điện trở, một có điện trở 100 ohm và điện trở kia là 150 ohm, được kết nối song song sẽ ít ảnh hưởng đến dòng điện hơn hai điện trở có điện trở 50 ohm và 40 ohm được kết nối nối tiếp. Trong các thiết bị điện tử, kết nối song song là rất quan trọng. Các tế bào trong pin sạc dự phòng đều được kết nối song song, điều này giúp năng lượng điện kéo dài hơn. Các tế bào này có điện trở nội, vì vậy nếu chúng được kết nối nối tiếp, một số năng lượng sẽ bị mất trong khi vượt qua điện trở nội cao hơn, vì nó có ảnh hưởng đáng kể hơn trong nối tiếp so với song song.
Nếu các bạn muốn tìm hiểu thêm về điện trở có thể tham khảo : https://tienthinhpro.com/tag/dien-tro/
Trả lời