Párhuzamos kapcsolás különböző teljesítményű fogyasztókkal?

Most tekintsünk el a ventilátoroktól. Keress rá Ohm törvényére. Az áramerősség a feszültség és az ellenállás hányadosa. Mondjuk egy izzó esetén. Úgy van megtervezve az izzószál hossza és átmérője, hogy üzemmelegen (fehér izzás) az ellenállása akkora legyen, hogy a névleges tápfeszültségen a névleges teljesítményt vegye fel.

Például egy 230V 60W teljesítményű izzón üzemmeleg állapotban (teljesítmény / feszültség = áramerősség) 60/230=0,261 amper folyik. Úgy kell az izzószálat méretezni, hogy (feszültség / áramerősség = ellenállás) 230/0,261=881 ohm legyen a meleg ellenállása. Hidegen ennek kb. a tizede, de ebbe most ne menjünk bele. Ez garantálja, hogy ez az izzó a 230 voltos hálózatból csak annyi áramot vegyen fel, hogy a teljesítménye 60W legyen.

Ha ez az izzó 12 voltos, akkor 60/12=5 ampernek kell folynia, az izzószál meleg ellenállása 12/5=2,4 ohm. Itt is az izzószál ellenállása miatt folyik pont annyi áram, hogy a kívánt teljesítményt adja le.

Ventilátorokban van egy elektronika, ami a tekercsekre kapcsolgatja az áramot, hidd el, hogy úgy van megtervezve, hogy a névleges tápfeszültségen annyit vesz fel, amennyi rá van írva, pl. 100 mA-t. Ami persze lehet, hogy 50% kitöltési tényezőjű 200 mA-es tüskékből fog állni, de az átlagértéke 100mA lesz.

Legyen például a fogyasztó egy U=230 V-os, P=460 W-os egyszerű vasaló. A névleges árama a névleges teljesítményből és a névleges feszültségéből adódik:

I=P/U=460/230=2 A

A fűtőszálnak van egy bizonyos nagyságú ellenállása: R=U/I=230/2=115 Ω

Az áramfelvétel attól függ, hogy mekkora feszültségre kapcsolják a fogyasztót. Ha a névleges feszültségre, akkor az áram- és teljesítményfelvétele a névleges lesz. Ha kisebb feszültségre kapcsolják, például U1=220 V-ra, akkor az áram- és teljesítményfelvétele a névlegeshez képest csökken:

I1=U1/R=220/115=1,91 A

P1=U1²/R=220²/115=420,9 W

Ha nagyobb feszültségre kapcsolják, például U2=240 V-ra, akkor az áram- és teljesítményfelvétele a névlegeshez képest növekszik:

I2=U2/R=240/115=2,09 A

P2=U2²/R=240²/115=500,9 W

A fogyasztók ellenállása vagy váltakozóáram esetén impedanciája kisebb feszültségváltozások hatására közelítőleg állandónak tekinthető. Ezért lényegében az áram- és teljesítményfelvételt a rákapcsolt feszültség határozza meg. Egyenáram esetén:

A fogyasztó teljesítménye: P=U·I

A fogyasztó ellenállása: R=U/I, ebből U=I·R és I=U/R

Az utóbbiakat felhasználva a fogyasztó teljesítménye: P=U²/R=I²·R

U, I, R és P egymással összefüggnek, ha R-t állandónak vesszük és U megváltozik, akkor I-nek és P-nek is meg kell változnia.

Leegyszerűsítve:

A fogyasztónak van egy névleges feszültsége és névleges teljesítménye, e kettőből adódóan egy ellenállása. Ha a névleges feszültségre kapcsolják, akkor ennek az ellenállásnak a nagyságából „tudja”, hogy a névleges áramot vegye fel. Ha a névlegestől eltérő feszültségre kapcsolják, akkor szintén ennek az ellenállásnak a nagyságából „tudja”, hogy a névlegestől mennyivel eltérő áramot vegyen fel.