Бюджетният вариант за преобразуване на основните параметри на електрическия ток са делителите на напрежението. Такова устройство е лесно да се направи самостоятелно, но за да направите това, трябва да знаете целта, приложенията, принципа на работа и примерите за изчисление.
Съдържание
Предназначение и приложение
За преобразуване на променливо напрежение се използва трансформатор, благодарение на който може да се поддържа достатъчно висока стойност на тока. Ако е необходимо да свържете товар, който консумира малък ток (до стотици mA) към електрическа верига, тогава използването на трансформатор на напрежение (U) не е препоръчително.
В тези случаи можете да използвате най-простия делител на напрежение (DN), чиято цена е много по-ниска. След получаване на необходимата стойност, U се изправя и захранването се подава на консуматора. Ако е необходимо, за да увеличите тока (I), трябва да използвате изходния етап, за да увеличите мощността.Освен това има делители и константа U, но тези модели се използват по-рядко от другите.
DN често се използват за зареждане на различни устройства, в които е необходимо да се получат по-ниски стойности на U и токове от 220 V за различни видове батерии. Освен това е препоръчително да се използват устройства за разделяне на U за създаване на електрически измервателни уреди, компютърно оборудване, както и лабораторни импулсни и обикновени захранвания.
Принцип на действие
Делител на напрежение (DN) е устройство, в което изходът и входът U са свързани помежду си с помощта на коефициент на пренос. Коефициентът на пренос е съотношението на стойностите на U на изхода и на входа на делителя. Веригата на делителя на напрежението е проста и представлява верига от два консуматора, свързани последователно - радиоелементи (резистори, кондензатори или индуктори). Те се различават по отношение на производителността.
Променливият ток има такива основни величини: напрежение, ток, съпротивление, индуктивност (L) и капацитет (C). Формули за изчисляване на основните количества електроенергия (U, I, R, C, L), когато консуматорите са свързани последователно:
- Стойностите на съпротивлението се сумират;
- Напреженията се сумират;
- Токът ще бъде изчислен според закона на Ом за секцията на веригата: I = U / R;
- Индуктивностите се сумират;
- Капацитет на цялата кондензаторна верига: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn).
За производството на обикновен резистор DN се използва принципът на последователно свързани резистори. Обикновено схемата може да бъде разделена на 2 рамена. Първото рамо е горното и се намира между входа и нулевата точка на DN, а второто е долното, а изходът U се отстранява от него.
Сумата от U на тези рамена е равна на резултантната стойност на входящото U. Има линейни и нелинейни типове RP. Линейните устройства включват устройства с изход U, който варира линейно в зависимост от входната стойност. Те се използват за задаване на желаното U в различни части на веригите. Нелинейните се използват във функционалните потенциометри. Съпротивлението им може да бъде активно, реактивно и капацитивно.
Освен това DN може да бъде и капацитивен. Той използва верига от 2 кондензатора, които са свързани последователно.
Принципът му на действие се основава на реактивния компонент на съпротивлението на кондензаторите в токова верига с променлив компонент. Кондензаторът има не само капацитивни характеристики, но и съпротивление Xc. Това съпротивление се нарича капацитивно, зависи от честотата на тока и се определя по формулата: Xc \u003d (1 / C) * w \u003d w / C, където w е цикличната честота, C е стойността на кондензатора .
Цикличната честота се изчислява по формулата: w = 2 * PI * f, където PI = 3,1416 и f е честотата на променлив ток.
Кондензатор, или капацитивен, тип ви позволява да получавате относително големи токове, отколкото при резистивни устройства. Той е широко използван във високоволтови вериги, в които стойността на U трябва да бъде намалена няколко пъти. Освен това има значително предимство - не прегрява.
Индуктивният тип DN се основава на принципа на електромагнитната индукция в токови вериги с променлив компонент. Токът протича през соленоида, чието съпротивление зависи от L и се нарича индуктивен. Стойността му е право пропорционална на честотата на променливия ток: Xl \u003d w * L, където L е стойността на индуктивността на веригата или бобината.
Индуктивният DN работи само във вериги с ток, който има променлив компонент и има индуктивно съпротивление (Xl).
Предимства и недостатъци
Основните недостатъци на резистивния DN са невъзможността за използването му във високочестотни вериги, значителен спад на напрежението в резисторите и намаляване на мощността. В някои вериги е необходимо да изберете мощността на съпротивленията, тъй като се получава значително нагряване.
В повечето случаи веригите с променлив ток използват DN с активен товар (резистивен), но с използването на компенсационни кондензатори, свързани успоредно на всеки от резисторите. Този подход ви позволява да намалите топлината, но не премахва основния недостатък, който е загубата на мощност. Предимството е използването в DC вериги.
За да се елиминира загубата на мощност на резистивен DN, активните елементи (резистори) трябва да бъдат заменени с капацитивни. Капацитивният елемент спрямо резистивния DN има редица предимства:
- Използва се в AC вериги;
- Без прегряване;
- Загубата на мощност е намалена, тъй като кондензаторът няма, за разлика от резистора, мощност;
- Възможно е приложение в източници на високо напрежение;
- Висок коефициент на ефективност (COP);
- По-малко загуби на I.
Недостатъкът е, че не може да се използва във вериги с постоянно U. Това се дължи на факта, че кондензаторът в DC вериги няма капацитет, а действа само като капацитет.
Индуктивното DN във вериги с променлив компонент също има редица предимства, но може да се използва и във вериги с постоянна стойност на U.Индукторът има съпротивление, но поради индуктивността тази опция не е подходяща, тъй като има значителен спад в U. Основните предимства в сравнение с резистивния тип DN:
- Приложение в мрежи с променлива U;
- Леко нагряване на елементите;
- По-малка загуба на мощност в AC вериги;
- Сравнително висока ефективност (по-висока от капацитивната);
- Използване във високопрецизно измервателно оборудване;
- Има по-малка грешка;
- Товарът, свързан към изхода на делителя, не влияе на съотношението на разделяне;
- Загубата на ток е по-малка от тази на капацитивните делители.
Недостатъците включват следното:
- Използването на постоянен U в електрическите мрежи води до значителни токови загуби. Освен това напрежението пада рязко поради консумацията на електрическа енергия за индуктивността.
- Изходният сигнал в честотната характеристика (без използването на изправителен мост и филтър) се променя.
- Не е приложимо за променливотокови вериги с високо напрежение.
Изчисляване на делителя на напрежението на резистори, кондензатори и индуктивности
След като изберете вида на делителя на напрежението за изчислението, трябва да използвате формулите. Ако изчислението е неправилно, самото устройство, изходният етап за усилване на тока и консуматорът могат да изгорят. Последствията от неправилни изчисления могат да бъдат дори по-лоши от повредата на радиокомпонентите: пожар в резултат на късо съединение, както и токов удар.
Когато изчислявате и сглобявате веригата, трябва стриктно да спазвате правилата за безопасност, да проверите устройството, преди да го включите, за правилно сглобяване и не го тествайте във влажно помещение (вероятността от токов удар се увеличава). Основният закон, използван при изчисленията, е законът на Ом за секцията на веригата.Формулировката му е следната: силата на тока е право пропорционална на напрежението в секцията на веригата и обратно пропорционална на съпротивлението на тази секция. Записът на формулата изглежда така: I = U / R.
Алгоритъм за изчисляване на делителя на напрежението на резистори:
- Общо напрежение: Upit \u003d U1 + U2, където U1 и U2 са стойностите на U на всеки от резисторите.
- Напрежения на резисторите: U1 = I * R1 и U2 = I * R2.
- Upit \u003d I * (R1 + R2).
- Ток без товар: I = U / (R1 + R2).
- U пада през всеки от резисторите: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit и U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.
Стойностите на R1 и R2 трябва да са 2 пъти по-малки от съпротивлението на натоварване.
За да изчислите делителя на напрежението на кондензаторите, можете да използвате формулите: U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit и U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit.
Формулите за изчисляване на DN върху индуктивностите са подобни: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit и U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.
Разделителите се използват в повечето случаи с диоден мост и ценеров диод. Ценеровият диод е полупроводниково устройство, което действа като стабилизатор U. Диодите трябва да се избират с обратен U, по-висок от позволеното в тази схема. Ценеровият диод се избира според справочника за необходимата стойност на стабилизиращото напрежение. Освен това във веригата пред него трябва да бъде включен резистор, тъй като без него полупроводниковото устройство ще изгори.
Подобни статии:
