เปิดโหลดเพิ่มแล้วอีกตัวอ่อนลงได้อย่างไรผ่านสายจ่ายร่วม

เมื่อเปิดอุปกรณ์หนึ่งแล้วอีกตัวทำงานอ่อนลง อาจมีความสัมพันธ์ผ่านเส้นทางจ่ายร่วม แม้ตัวโหลดทั้งสองไม่ได้ต่ออนุกรมกันโดยตรง การเพิ่มโหลดทำให้กระแสในส่วนร่วมเปลี่ยน แรงดันที่จุดแยกจึงอาจเปลี่ยนด้วย การเข้าใจโครงสร้างนี้ช่วยอธิบายอาการข้ามอุปกรณ์โดยไม่ต้องเริ่มจากสมมติว่าทั้งคู่เสียพร้อมกัน

ส่วนร่วมอนุกรมกับเครือข่ายโหลดขนาน

พิจารณาแหล่งจ่ายผ่านส่วนสายร่วมก่อนถึงจุดแยกไปโหลดหลายตัว ส่วนสายร่วมรับผลรวมกระแสหลังจุดแยก ส่วนโหลดแต่ละแขนงรับกระแสตามแรงดันที่จุดแยกและพฤติกรรมของมัน หากสายร่วมมีความต้านทาน แรงดันตกที่สายนั้นสัมพันธ์กับกระแสรวม ไม่ใช่กระแสของแขนงใดแขนงหนึ่งเท่านั้น

การกล่าวว่าโหลดขนานได้รับแรงดันเท่ากันยังถูกเมื่อแต่ละโหลดคร่อมจุดคู่เดียวกัน แต่แรงดันคู่จุดนั้นไม่จำเป็นต้องคงที่เมื่อจำนวนโหลดเปลี่ยน ต้องแยกคำว่าเท่ากันระหว่างแขนงในสถานะเดียวออกจากคำว่าเท่าเดิมข้ามสถานะ การละความต้านทานส่วนร่วมออกจากแบบจำลองทำให้พลาดความต่างนี้

1. 1
   สายก่อนจุดแยก

   รับผลรวมกระแสของโหลดที่อยู่หลังมัน จึงใช้กระแสแขนงเดียวแทนไม่ได้

2. 2
   เพิ่มแขนงขนาน

   ความต้านทานโหลดรวมเปลี่ยน ต้องคำนวณกระแสของทั้งลูปใหม่

3. 3
   แรงดันจุดแยก

   เมื่อกระแสรวมเพิ่ม ผล IR ในส่วนร่วมเพิ่ม โหลดเดิมจึงอาจรับแรงดันลดแม้ไม่เปลี่ยนค่า

แรงดันเท่ากันระหว่างแขนงไม่จำเป็นต้องเท่าเดิมเมื่อเพิ่มโหลด

ตัวอย่างสมมติ: โหลดตัวเดียวก่อนเปิดตัวที่สอง

สมมติแหล่งจ่ายคงที่ 12 โวลต์ผ่านสายร่วม 0.2 โอห์มไปโหลด A ซึ่งเป็นตัวต้านทาน 6 โอห์ม ทางกลับอุดมคติและไม่มีแขนงอื่น ความต้านทานรวมเป็น 6.2 โอห์ม กระแสประมาณ 1.935 แอมป์ สายร่วมเสียแรงดันประมาณ 0.387 โวลต์ โหลด A จึงได้รับประมาณ 11.613 โวลต์ในสถานะเริ่มต้น

จากนั้นเปิดโหลด B ซึ่งเป็นตัวต้านทาน 6 โอห์มขนานกับ A หลังสายร่วมเดิม โหลดรวมเป็น 3 โอห์ม วงจรทั้งชุดเป็น 3.2 โอห์ม กระแสแหล่งจ่าย 12/3.2 = 3.75 แอมป์ สายร่วมตก 0.75 โวลต์ แรงดันที่โหลดทั้งสองเหลือ 11.25 โวลต์ กระแสแต่ละแขนงเป็น 11.25/6 = 1.875 แอมป์

โหลด A ไม่ได้เปลี่ยนค่า แต่แรงดันลดจากประมาณ 11.613 เป็น 11.25 โวลต์เพราะกระแสรวมส่วนจ่ายเพิ่ม การคำนวณที่เอา 1.935 แอมป์เดิมมาคูณสองแล้วถือเป็นกระแสใหม่แน่นอนจะผิด เพราะแรงดันโหลดเปลี่ยนแล้ว ต้องยุบโหลดขนานและคำนวณทั้งลูปใหม่ก่อน ผลนี้เป็นตัวอย่างสมมติ ไม่ใช่เกณฑ์ว่าไฟตกเท่านี้ทำให้อุปกรณ์จริงต้องแสดงอาการใด

ตำแหน่งร่วมกำหนดว่าใครได้รับผล

หากเพิ่มความต้านทานเฉพาะสายแขนง B หลังจุดแยก ผลโดยตรงจะอยู่ที่แรงดันภายในแขนง B และยังอาจเปลี่ยนกระแสรวมผ่านส่วนร่วม แต่ไม่ได้เหมือนการเพิ่มความต้านทานก่อนแยกทุกแขนง การตามตำแหน่งในผังจึงสำคัญต่อการตีความว่าทำไมบางอุปกรณ์เปลี่ยนพร้อมกัน ขณะที่อีกตัวที่ใช้แหล่งจ่ายเดียวกันแต่คนละทางเดินไม่เปลี่ยน

ทางกลับร่วมก็สร้างการเชื่อมโยงระหว่างโหลดได้ในลักษณะของแรงดันที่ฐานเปลี่ยน จึงไม่ควรตรวจเฉพาะสายบวกเมื่อเห็นอาการข้ามโหลด อย่างไรก็ดีต้องแยกผังส่วนร่วมจริงออกจากการอยู่ใกล้กันทางกายภาพ อุปกรณ์ที่ติดตั้งข้างกันอาจใช้คนละจุดจ่าย ขณะที่อุปกรณ์ห่างกันอาจร่วมขั้วต่อสำคัญอยู่จุดเดียว

1. 1
   โหลด A ตัวเดียว

   12/6.2 ≈ 1.935 แอมป์ สายตก 0.387 โวลต์ A รับ 11.613 โวลต์

2. 2
   เปิด B เพิ่ม

   6 โอห์มขนาน 6 โอห์มเป็น 3 โอห์ม รวมสายเป็น 3.2 โอห์ม

3. 3
   สถานะใหม่

   กระแสรวม 3.75 แอมป์ สายตก 0.75 โวลต์ โหลดทั้งคู่รับ 11.25 โวลต์

4. 4
   ตรวจแขนง

   แต่ละตัวใช้ 1.875 แอมป์ รวม 3.75 แอมป์ ไม่ใช้กระแสเดิมคูณสองโดยลืมแรงดันเปลี่ยน

แหล่งจ่ายอุดมคติ 12 โวลต์ ทางกลับอุดมคติ และโหลดทั้งสองเป็น R คงที่

วิธีนำไปใช้เขียนแผนผังส่วนร่วม

1. เลือกอุปกรณ์ที่เกิดผลร่วมกันแล้วตามเส้นด้านจ่ายย้อนหาจุดแยกสุดท้ายที่ใช้ร่วม
2. ทำแบบเดียวกับทางกลับโดยไม่ถือว่ากราวด์ทุกจุดเป็นทางเดียวกันอัตโนมัติ
3. แยกส่วนร่วมออกจากสายแขนงในโน้ต และระบุว่าส่วนร่วมรับกระแสของโหลดใดบ้าง
4. เปรียบเทียบสถานะเปิดตัวเดียวกับเปิดร่วมด้วยข้อมูลที่เข้าคู่กัน แล้วใช้ชนิดโหลดที่มีหลักฐานรองรับในการคำนวณ

รูปแบบคำอธิบายที่ตรวจได้คือเมื่อเปิด B กระแสส่วนร่วมเพิ่มและแรงดันจุดแยกลดลงในโจทย์ ไม่ใช่ B แย่งไฟ A เพราะคำหลังทำให้เหมือนแรงดันเป็นปริมาณที่แบ่งหมดโดยไม่สนใจความต้านทาน เมื่อเขียนเป็นเส้นทางและตัวแปร จะเห็นว่าถ้าส่วนร่วมเป็นอุดมคติจริง แรงดันโหลดจะยังเท่าแหล่งจ่ายภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

ข้อผิดพลาดและขอบเขตกับระบบควบคุมจริง

อาการเกิดเมื่อเปิดอีกโหลดหนึ่งยังอาจเกี่ยวข้องกับการควบคุมที่ตั้งใจให้ทำงานสัมพันธ์กัน หรือแหล่งจ่ายที่มีข้อจำกัด ไม่ได้ยืนยันความต้านทานสายร่วมทุกครั้ง บทนี้ใช้แหล่งจ่ายคงที่และตัวต้านทานคงที่เพื่อแยกกลไกหนึ่งเท่านั้น หากโหลดมีวงจรควบคุม ต้องมีข้อมูลเพิ่มเติมก่อนทำนายขนาดหรือทิศทางกระแสที่เปลี่ยน

ไม่ย้ายสายจ่ายไปจุดใหม่หรือเพิ่มทางกลับเพื่อให้อาการหายโดยไม่ตรวจการออกแบบ เพราะอาจเปลี่ยนภาระฟิวส์ ขั้วต่อ และส่วนควบคุม การลดผลร่วมไม่จำเป็นต้องแปลว่าคืนระบบถูกต้องแล้ว การวิเคราะห์มีไว้ชี้ส่วนที่ต้องมีหลักฐานและคืนสภาพตามข้อกำหนด ไม่ใช่สร้างทางไฟนอกแบบ

ตรวจสอบผลด้วยกระแสแขนงและกำลังส่วนร่วม

สถานะเปิดสองโหลดตรวจได้ว่า 1.875 + 1.875 = 3.75 แอมป์ตรงกระแสสายร่วม และ 11.25 + 0.75 = 12 โวลต์ตรงแหล่งจ่าย กำลังในสายร่วมเป็น 3.75² × 0.2 = 2.8125 วัตต์ โหลดแต่ละตัวรับ 11.25²/6 = 21.09375 วัตต์ รวมทั้งวงจร 45 วัตต์เท่ากับ 12 × 3.75

ก่อนสรุปให้ตรวจว่าการคำนวณใช้กระแสใหม่ของสถานะเปิดร่วมทุกส่วน และไม่ได้ย้าย R ส่วนร่วมไปวางในแต่ละแขนงจนถูกนับซ้ำ หากผังกับสมการตรงกันแล้ว ผลจะอธิบายได้ว่าทำไมแรงดัน A เปลี่ยนแม้ A ไม่ได้เปลี่ยนค่า แต่ข้อสรุปว่าชิ้นส่วนใดผิดปกติยังต้องอาศัยหลักฐานของวงจรจริงเพิ่มเติม