Электрическая мощность при последовательном соединении

Электрическая мощность при последовательном соединении

Оптимальным источником энергии, для нагрева испарительной емкости, является квартирная электрическая сеть, напряжением 220 В. Можно просто использовать для этих целей бытовую электроплиту. Но, при нагреве на электроплите, много энергии расходуется на бесполезный нагрев самой плиты, а также излучается во внешнюю среду, от нагревательного элемента, не совершая при этом, полезной работы. Эта, понапрасну затрачиваемая энергия, может достигать приличных значений — до 30-50 %, от общей затраченной мощности на нагрев куба. Поэтому использование обычных электроплит, является нерациональным с точки зрения экономии. Ведь за каждый лишний киловатт энергии, приходится платить. Наиболее эффективно использовать врезанные в испарительную емкость эл. ТЭНы. При таком исполнении, вся энергия расходуется только на нагрев куба + излучение от его стенок вовне. Стенки куба, для уменьшения тепловых потерь, необходимо теплоизолировать. Ведь затраты на излучение тепла, от стенок самого куба могут так же, составлять до 20 и более процентов, от всей затрачиваемой мощности, в зависимости от его размеров. Для использования в качестве нагревательных элементов врезанных в емкость, вполне подходят ТЭНы, от бытовых эл.чайников, или другие подходящие по размерам. Мощность таких ТЭНов, бывает разная. Наиболее часто применяются ТЭНы с выбитой на корпусе мощностью 1.0 кВт и 1.25 кВт. Но есть и другие.

Поэтому мощность 1-го ТЭНа, может не соответствовать по параметрам, для нагрева куба и быть больше или меньше. В таких случаях, для получения необходимой мощности нагрева, можно использовать несколько ТЭНов, соединенных последовательно или последовательно-параллельно. Коммутируя различные комбинации соединения ТЭНов, переключателем от бытовой эл. плиты, можно получать различную мощность. Например имея восемь врезанных ТЭНов, по 1.25 кВт каждый, в зависимости от комбинации включения, можно получить следующую мощность.

Такого диапазона вполне хватит для регулировки и поддержания нужной температуры при перегонке и ректификации. Но можно получить и иную мощность, добавив количество режимов переключения и используя различные комбинации включения.

Читайте также:  Свойства эфирного масла эвкалипта

Последовательное соединение 2-х ТЭНов по 1.25 кВт и подключение их к сети 220В, в сумме дает 625 Вт. Параллельное соединение, в сумме дает 2.5 кВт.

Рассчитать можно по следующей формуле.

Мы знаем напряжение, действующее в сети, это 220В. Далее мы так же знаем мощность ТЭН, выбитую на его поверхности допустим это 1,25 кВт, значит, нам нужно узнать силу тока, протекающую в этой цепи. Силу тока, зная напряжение и мощность, узнаем из следующей формулы.

Сила тока = мощность, деленная на напряжение в сети.

Записывается она так: I = P / U.

Где I — сила тока в амперах.

P — мощность в ваттах.

U — напряжение в вольтах.

При подсчете нужно мощность, указанную на корпусе ТЭН в кВт, перевести в ватты.

1,25 кВт = 1250Вт. Подставляем известные значения в эту формулу и получаем силу тока.

I = 1250Вт / 220 = 5,681 А

Далее зная силу тока подсчитываем сопротивление ТЭНа, по следующей формуле.

R = U / I, где

R — сопротивление в Омах

U — напряжение в вольтах

I — сила тока в амперах

Подставляем известные значения в формулу и узнаем сопротивление 1 ТЭНа.

R = 220 / 5.681 = 38,725 Ом.

Далее подсчитываем общее сопротивление всех последовательно соединенных ТЭНов. Общее сопротивление равно сумме всех сопротивлений, соединенных последовательно ТЭНов

Rобщ = R1+ R2 + R3 и т.д.

Таким образом, два последовательно соединенных ТЭНа, имеют сопротивление равное 77,45 Ом. Теперь нетрудно подсчитать мощность выделяемую этими двумя ТЭНами.

P = U 2 / R где,

P — мощность в ваттах

U 2 — напряжение в квадрате, в вольтах

R — общее сопротивление всех посл. соед. ТЭНов

P = 624,919 Вт, округляем до значения 625 Вт.

Далее при необходимости можно подсчитать мощность любого количества последовательно соединенных ТЭНов, или ориентироваться на таблицу.

Таблица 1.1. Значения для последовательного соединения ТЭНов при напряжении 220В.

Кол-во ТЭН Мощность (Вт) Сопротивление (Ом) Сила тока (А)
1 1250 38,8 5,7
2 625 77,5 2,8
3 416 116,2 1,9
4 312 154,9 1,4
5 250 193,6 1,1
6 208 232,4 0,9
7 178 271 0,8
8 156 309,8 0,7
Читайте также:  Нужен ли армопояс на одноэтажный дом

Таблица 1.2. Значения для параллельного соединения ТЭНов при напряжении 220В.

Кол-во ТЭН Мощность (Вт) Сопротивление (Ом) Сила тока (А)
2 2500 19,4 11,4
3 3750 12,9 17
4 5000 9,7 22,7
5 6250 7,7 28,4
6 7500 6,5 34
7 8750 5,5 39,8
8 10000 4,8 45,5

Еще один немаловажный плюс, который дает последовательное соединение ТЭНов, это уменьшенный в несколько раз протекающий через них ток, и соответственно малый нагрев корпуса нагревательного элемента, тем самым не допускается пригорание браги во время перегонки и не привносит неприятного дополнительного вкуса и запаха в конечный продукт. Так же ресурс работы ТЭНов, при таком включении, будет практически вечным.

Расчеты выполнены для ТЭНов, мощностью 1.25 кВт. Для ТЭНов другой мощности, общую мощность нужно пересчитать согласно закона Ома, пользуясь выше приведенными формулами.

19 авг. 07 25 янв. 20, 12:39

Рейтинг 305.3K Поделиться ссылкой

Ответ

Проверено экспертом

P=U2/R
Когда мы соединяем последовательно 2 спирали, то общее сопротивление увеличивается в 2 раза. При этом напряжение на выходе источника питания остается прежним, т.к. "идеальному" источнику питания без разницы, какая нагрузка на нём висит, напряжение не меняется. Значит, мощность тоже упадет в 2 раза.

Можно по отдельности каждую спираль рассмотреть.
На каждой спирали в отдельности напряжение будет в 2 раза меньше, чем на источнике питания, значит, каждая спираль даст в 4 раза меньше — по 100 Вт, а обе те же 200 Вт.

По­сле­до­ва­тель­ным называется со­еди­не­ние, при котором потребители соединены друг за другом, без разветвлений.

По­сле­до­ва­тель­ное вклю­че­ние двух ламп в элек­три­че­скую цепь

Для последовательного соединения выполняются правила:

1. Сила тока во всех элементах цепи одинакова и равна об­ще­му току, про­те­ка­ю­ще­му в элек­три­че­ской цепи. То есть

Читайте также:  Мини печь энерджи отзывы

Это можно срав­нить с те­че­ни­ем реки: ко­ли­че­ство воды, про­те­ка­ю­щее за одно и то же время в раз­ных ме­стах этой реки, будет оди­на­ко­во.

2. Общее на­пря­же­ние на элементах U равно сумме на­пря­же­ний на каж­дом элементе U1 и U2, то есть

3. Общее сопротивление при последовательном соединении определяется как сумма сопротивлений всех элементов, то есть

Па­рал­лель­ным со­еди­не­ни­ем про­вод­ни­ков на­зы­ва­ет­ся такое со­еди­не­ние, при ко­то­ром на­ча­ла и концы про­вод­ни­ков со­еди­ня­ют­ся вме­сте, то есть разветвления у потребителей. На схеме такое со­еди­не­ние может выглядеть сле­ду­ю­щим об­ра­зом:


Па­рал­лель­ное со­еди­не­ние двух ламп

Для параллельного соединения выполняются правила:

1. Сила тока во всех элементах цепи складывается и сумма равна об­ще­му току, про­те­ка­ю­ще­му в элек­три­че­ской цепи. То есть

Это можно срав­нить с те­че­ни­ем реки: ко­ли­че­ство воды, про­те­ка­ю­щее во всех рукавах реки, будет равно общему количеству воды.

2. На­пря­же­ние на всех элементах U одинаково, то есть

3. Общее сопротивление при параллельном соединении определяется формуле

но можно использовать формулы для частных случаев:

для любого количества одинаковых сопротивлений, для двух разных сопротивлений.

Ра­бо­та элек­три­че­ско­го тока – это про­из­ве­де­ние элек­три­че­ско­го на­пря­же­ния на заряд, про­те­ка­ю­щий по про­вод­ни­ку.

Если подставить в эту формулу q = I * t , получим, что

Ра­бо­та элек­три­че­ско­го тока равна про­из­ве­де­нию силы тока на участ­ке цепи, на­пря­же­нию на кон­цах этого участ­ка и вре­ме­ни, в те­че­ние ко­то­ро­го про­те­ка­ет ток по про­вод­ни­ку.

Если применить закон Ома для участка цепи, можно получить еще две формулы:

Ра­бо­та тока измеряется в джо­улях – Дж;

Мощ­ность – ра­бо­та, вы­пол­нен­ная в еди­ни­цу вре­ме­ни.

Чтобы опре­де­лить элек­три­че­скую мощ­ность, нужно ра­бо­ту тока раз­де­лить на время про­те­ка­ния этого тока по элек­три­че­ской цепи.

N или Р – элек­три­че­ская мощ­ность. Мощ­ность измеряется в ват­тах – Вт.

Тогда для мощности можно использовать формулы:

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector