Budžeta iespēja galveno elektriskās strāvas parametru pārveidošanai ir sprieguma dalītāji. Šādu ierīci ir viegli izgatavot pašam, taču, lai to izdarītu, jums jāzina mērķis, pielietojumi, darbības princips un aprēķinu piemēri.
Saturs
Mērķis un pielietojums
Maiņstrāvas sprieguma pārveidošanai tiek izmantots transformators, pateicoties kuram var uzturēt pietiekami augstu strāvas vērtību. Ja ir nepieciešams pieslēgt elektriskajai ķēdei slodzi, kas patērē nelielu strāvu (līdz simtiem mA), tad sprieguma transformatora (U) izmantošana nav ieteicama.
Šajos gadījumos varat izmantot vienkāršāko sprieguma dalītāju (DN), kura izmaksas ir daudz zemākas. Pēc vajadzīgās vērtības iegūšanas U tiek iztaisnots un patērētājam tiek piegādāta jauda. Ja nepieciešams, lai palielinātu strāvu (I), ir jāizmanto izejas stadija, lai palielinātu jaudu.Turklāt ir dalītāji un nemainīgs U, taču šie modeļi tiek izmantoti retāk nekā citi.
DN bieži izmanto, lai uzlādētu dažādas ierīces, kurās dažāda veida akumulatoriem nepieciešams iegūt zemākas U vērtības un strāvas no 220 V. Papildus vēlams izmantot ierīces U dalīšanai, lai izveidotu elektriskos mērinstrumentus, datortehniku, kā arī laboratorijas impulsu un parastos barošanas blokus.
Darbības princips
Sprieguma dalītājs (DN) ir ierīce, kurā izeja un ieeja U ir savstarpēji savienotas, izmantojot pārraides koeficientu. Pārneses koeficients ir U vērtību attiecība dalītāja izejā un ieejā. Sprieguma dalītāja ķēde ir vienkārša un ir divu virknē savienotu patērētāju ķēde - radioelementi (rezistori, kondensatori vai induktori). Tie atšķiras pēc veiktspējas.
Maiņstrāvai ir šādi galvenie lielumi: spriegums, strāva, pretestība, induktivitāte (L) un kapacitāte (C). Formulas elektroenerģijas pamatlielumu (U, I, R, C, L) aprēķināšanai, kad patērētāji ir savienoti virknē:
- Pretestības vērtības summējas;
- Spriegumi summējas;
- Strāva tiks aprēķināta saskaņā ar Ohma likumu ķēdes sadaļai: I = U / R;
- Induktivitātes summējas;
- Visas kondensatora ķēdes kapacitāte: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn).
Vienkārša rezistora DN ražošanai tiek izmantots sērijveidā savienotu rezistoru princips. Parasti shēmu var iedalīt 2 plecos. Pirmais plecs ir augšējais un atrodas starp ieeju un DN nulles punktu, bet otrais ir apakšējais, un no tā tiek noņemta izeja U.
U summa uz šiem pleciem ir vienāda ar ienākošā U iegūto vērtību. Ir lineāri un nelineāri RP veidi. Lineārās ierīces ietver ierīces ar izvadi U, kas lineāri mainās atkarībā no ievades vērtības. Tos izmanto, lai iestatītu vēlamo U dažādās ķēžu daļās. Funkcionālajos potenciometros izmanto nelineāros. To pretestība var būt aktīva, reaktīva un kapacitatīva.
Turklāt DN var būt arī kapacitatīvs. Tas izmanto 2 kondensatoru ķēdi, kas ir savienoti virknē.
Tās darbības princips ir balstīts uz kondensatoru pretestības reaktīvo komponentu strāvas ķēdē ar mainīgu komponentu. Kondensatoram ir ne tikai kapacitatīvie raksturlielumi, bet arī pretestība Xc. Šo pretestību sauc par kapacitatīvu, tā ir atkarīga no strāvas frekvences un tiek noteikta pēc formulas: Xc \u003d (1 / C) * w \u003d w / C, kur w ir cikliskā frekvence, C ir kondensatora vērtība. .
Ciklisko frekvenci aprēķina pēc formulas: w = 2 * PI * f, kur PI = 3,1416 un f ir maiņstrāvas frekvence.
Kondensators vai kapacitatīvs veids ļauj saņemt salīdzinoši lielas strāvas nekā ar pretestības ierīcēm. To plaši izmanto augstsprieguma ķēdēs, kurās U vērtība vairākas reizes jāsamazina. Turklāt tam ir būtiska priekšrocība – tas nepārkarst.
DN induktīvā tipa pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas princips strāvas ķēdēs ar mainīgu komponentu. Caur solenoīdu plūst strāva, kura pretestība ir atkarīga no L un tiek saukta par induktīvu. Tās vērtība ir tieši proporcionāla maiņstrāvas frekvencei: Xl \u003d w * L, kur L ir ķēdes vai spoles induktivitātes vērtība.
Induktīvais DN darbojas tikai ķēdēs ar strāvu, kurai ir mainīga sastāvdaļa un kam ir induktīvā pretestība (Xl).
Priekšrocības un trūkumi
Galvenie pretestības DN trūkumi ir tā izmantošanas neiespējamība augstfrekvences shēmās, ievērojams sprieguma kritums rezistoros un jaudas samazināšanās. Dažās ķēdēs ir jāizvēlas pretestību jauda, jo notiek ievērojama uzkaršana.
Vairumā gadījumu maiņstrāvas ķēdēs tiek izmantots DN ar aktīvo slodzi (rezistīvo), bet izmantojot kompensācijas kondensatorus, kas savienoti paralēli katram rezistoram. Šī pieeja ļauj samazināt siltumu, bet nenovērš galveno trūkumu, proti, jaudas zudumu. Priekšrocība ir izmantošana līdzstrāvas ķēdēs.
Lai novērstu jaudas zudumus rezistīvā DN, aktīvie elementi (rezistori) jāaizstāj ar kapacitatīviem. Kapacitatīvajam elementam attiecībā pret rezistīvo DN ir vairākas priekšrocības:
- To izmanto maiņstrāvas ķēdēs;
- Nav pārkaršanas;
- Jaudas zudumi tiek samazināti, jo kondensatoram atšķirībā no rezistora nav jaudas;
- Iespējama pielietošana augstsprieguma avotos;
- Augsts efektivitātes koeficients (COP);
- Mazāki zaudējumi I.
Trūkums ir tāds, ka to nevar izmantot ķēdēs ar nemainīgu U. Tas ir saistīts ar faktu, ka līdzstrāvas ķēdēs esošajam kondensatoram nav kapacitātes, bet tas darbojas tikai kā kapacitāte.
Induktīvajam DN ķēdēs ar mainīgu komponentu ir arī vairākas priekšrocības, taču to var izmantot arī ķēdēs ar nemainīgu U vērtību.Induktoram ir pretestība, taču induktivitātes dēļ šī opcija nav piemērota, jo ir ievērojams U kritums. Galvenās priekšrocības salīdzinājumā ar rezistīvo DN veidu:
- Pielietojums tīklos ar mainīgo U;
- Neliela elementu sildīšana;
- Mazāki jaudas zudumi maiņstrāvas ķēdēs;
- Salīdzinoši augsta efektivitāte (augstāka nekā kapacitatīvā);
- Izmantot augstas precizitātes mērīšanas iekārtās;
- Ir mazāka kļūda;
- Slodze, kas savienota ar dalītāja izeju, neietekmē dalījuma attiecību;
- Strāvas zudumi ir mazāki nekā kapacitatīvo dalītāju zaudējumi.
Trūkumi ir šādi:
- Pastāvīga U izmantošana elektroenerģijas tīklos rada ievērojamus strāvas zudumus. Turklāt spriegums strauji samazinās, jo induktivitātei tiek patērēta elektriskā enerģija.
- Izejas signāls frekvences atbildē (neizmantojot taisngrieža tiltu un filtru) mainās.
- Nav piemērojams augstsprieguma maiņstrāvas ķēdēm.
Sprieguma dalītāja aprēķins uz rezistoriem, kondensatoriem un induktivitātēm
Pēc sprieguma dalītāja veida izvēles aprēķinam ir jāizmanto formulas. Ja aprēķins ir nepareizs, pati ierīce, strāvas pastiprināšanas izejas posms un patērētājs var izdegt. Nepareizu aprēķinu sekas var būt pat sliktākas nekā radio komponentu atteice: ugunsgrēks īssavienojuma rezultātā, kā arī elektriskās strāvas trieciens.
Aprēķinot un montējot ķēdi, jums ir stingri jāievēro drošības noteikumi, pirms ierīces ieslēgšanas pārbaudiet, vai tā ir pareizi salikta, un nepārbaudiet to mitrā telpā (palielinās elektriskās strāvas trieciena iespējamība). Galvenais aprēķinos izmantotais likums ir Oma likums ķēdes sadaļai.Tās formulējums ir šāds: strāvas stiprums ir tieši proporcionāls spriegumam ķēdes sadaļā un apgriezti proporcionāls šīs sekcijas pretestībai. Formulas ieraksts izskatās šādi: I = U / R.
Algoritms rezistoru sprieguma dalītāja aprēķināšanai:
- Kopējais spriegums: Upit \u003d U1 + U2, kur U1 un U2 ir katra rezistora U vērtības.
- Rezistoru spriegumi: U1 = I * R1 un U2 = I * R2.
- Upit \u003d I * (R1 + R2).
- Strāva bez slodzes: I = U / (R1 + R2).
- U kritums katrā rezistorā: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit un U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.
R1 un R2 vērtībām jābūt 2 reizes mazākām par slodzes pretestību.
Lai aprēķinātu kondensatoru sprieguma dalītāju, varat izmantot šādas formulas: U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit un U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit.
Formulas DN aprēķināšanai uz induktivitātēm ir līdzīgas: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit un U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.
Dalītājus vairumā gadījumu izmanto ar diodes tiltu un Zenera diodi. Zenera diode ir pusvadītāju ierīce, kas darbojas kā stabilizators U. Diodes jāizvēlas ar reverso U, kas ir lielāks par šajā ķēdē atļauto. Zenera diode tiek izvēlēta saskaņā ar atsauces grāmatu vajadzīgajai stabilizācijas sprieguma vērtībai. Turklāt ķēdē tā priekšā ir jāiekļauj rezistors, jo bez tā pusvadītāju ierīce izdegs.
Līdzīgi raksti:
