Η επιλογή προϋπολογισμού για τη μετατροπή των κύριων παραμέτρων του ηλεκτρικού ρεύματος είναι οι διαιρέτες τάσης. Μια τέτοια συσκευή είναι εύκολο να κατασκευαστεί μόνος σας, αλλά για να το κάνετε αυτό, πρέπει να γνωρίζετε το σκοπό, τις εφαρμογές, την αρχή της λειτουργίας και τα παραδείγματα υπολογισμού.
Περιεχόμενο
Σκοπός και εφαρμογή
Ένας μετασχηματιστής χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της εναλλασσόμενης τάσης, χάρη στην οποία μπορεί να διατηρηθεί μια αρκετά υψηλή τιμή ρεύματος. Εάν είναι απαραίτητο να συνδέσετε ένα φορτίο που καταναλώνει μικρό ρεύμα (έως και εκατοντάδες mA) σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, τότε δεν συνιστάται η χρήση μετασχηματιστή τάσης (U).
Σε αυτές τις περιπτώσεις, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον απλούστερο διαιρέτη τάσης (DN), το κόστος του οποίου είναι πολύ χαμηλότερο. Αφού ληφθεί η απαιτούμενη τιμή, το U ευθυγραμμίζεται και παρέχεται ρεύμα στον καταναλωτή. Εάν είναι απαραίτητο, για να αυξήσετε το ρεύμα (I), πρέπει να χρησιμοποιήσετε το στάδιο εξόδου για να αυξήσετε την ισχύ.Επιπλέον, υπάρχουν διαιρέτες και σταθερά U, αλλά αυτά τα μοντέλα χρησιμοποιούνται λιγότερο συχνά από άλλα.
Τα DN χρησιμοποιούνται συχνά για τη φόρτιση διαφόρων συσκευών στις οποίες είναι απαραίτητο να ληφθούν χαμηλότερες τιμές U και ρεύματα από 220 V για διαφορετικούς τύπους μπαταριών. Επιπλέον, συνιστάται η χρήση συσκευών για τη διαίρεση U για τη δημιουργία ηλεκτρικών οργάνων μέτρησης, εξοπλισμού υπολογιστών, καθώς και εργαστηριακών παλμικών και συνηθισμένων τροφοδοτικών.
Αρχή λειτουργίας
Ο διαιρέτης τάσης (DN) είναι μια συσκευή στην οποία η έξοδος και η είσοδος U συνδέονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας έναν συντελεστή μεταφοράς. Ο συντελεστής μεταφοράς είναι ο λόγος των τιμών του U στην έξοδο και στην είσοδο του διαιρέτη. Το κύκλωμα διαιρέτη τάσης είναι απλό και είναι μια αλυσίδα δύο καταναλωτών συνδεδεμένων σε σειρά - ραδιοστοιχείων (αντιστάσεις, πυκνωτές ή επαγωγείς). Διαφέρουν ως προς την απόδοση.
Το εναλλασσόμενο ρεύμα έχει τέτοια κύρια μεγέθη: τάση, ρεύμα, αντίσταση, επαγωγή (L) και χωρητικότητα (C). Τύποι για τον υπολογισμό των βασικών ποσοτήτων ηλεκτρικής ενέργειας (U, I, R, C, L) όταν οι καταναλωτές είναι συνδεδεμένοι σε σειρά:
- Οι τιμές αντίστασης αθροίζονται.
- Οι πιέσεις αθροίζονται.
- Το ρεύμα θα υπολογιστεί σύμφωνα με το νόμο του Ohm για το τμήμα του κυκλώματος: I = U / R;
- Οι επαγωγές αθροίζονται.
- Χωρητικότητα ολόκληρης της αλυσίδας πυκνωτών: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn).
Για την κατασκευή μιας απλής αντίστασης DN, χρησιμοποιείται η αρχή των αντιστάσεων συνδεδεμένων σε σειρά. Συμβατικά, το σχήμα μπορεί να χωριστεί σε 2 ώμους. Ο πρώτος ώμος είναι ο επάνω και βρίσκεται μεταξύ της εισόδου και του μηδενικού σημείου του DN, και ο δεύτερος είναι ο κάτω και η έξοδος U αφαιρείται από αυτό.
Το άθροισμα του U σε αυτούς τους βραχίονες είναι ίσο με την προκύπτουσα τιμή του εισερχόμενου U. Υπάρχουν γραμμικοί και μη γραμμικοί τύποι RP. Οι γραμμικές συσκευές περιλαμβάνουν συσκευές με έξοδο U, η οποία ποικίλλει γραμμικά ανάλογα με την τιμή εισόδου. Χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση του επιθυμητού U σε διάφορα μέρη των κυκλωμάτων. Τα μη γραμμικά χρησιμοποιούνται σε λειτουργικά ποτενσιόμετρα. Η αντίστασή τους μπορεί να είναι ενεργή, αντιδραστική και χωρητική.
Επιπλέον, το DN μπορεί επίσης να είναι χωρητικό. Χρησιμοποιεί μια αλυσίδα 2 πυκνωτών που συνδέονται σε σειρά.
Η αρχή λειτουργίας του βασίζεται στην αντιδραστική συνιστώσα της αντίστασης των πυκνωτών σε ένα κύκλωμα ρεύματος με μεταβλητή συνιστώσα. Ο πυκνωτής δεν έχει μόνο χωρητικά χαρακτηριστικά, αλλά και αντίσταση Xc. Αυτή η αντίσταση ονομάζεται χωρητική, εξαρτάται από τη συχνότητα του ρεύματος και καθορίζεται από τον τύπο: Xc \u003d (1 / C) * w \u003d w / C, όπου w είναι η κυκλική συχνότητα, C είναι η τιμή του πυκνωτή .
Η κυκλική συχνότητα υπολογίζεται με τον τύπο: w = 2 * PI * f, όπου PI = 3,1416 και f είναι η συχνότητα AC.
Ο πυκνωτής ή ο χωρητικός τύπος σάς επιτρέπει να λαμβάνετε σχετικά μεγάλα ρεύματα από ό,τι με συσκευές αντίστασης. Έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε κυκλώματα υψηλής τάσης, στα οποία η τιμή του U πρέπει να μειωθεί αρκετές φορές. Επιπλέον, έχει ένα σημαντικό πλεονέκτημα - δεν υπερθερμαίνεται.
Ο επαγωγικός τύπος DN βασίζεται στην αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής σε κυκλώματα ρεύματος με μεταβλητή συνιστώσα. Το ρεύμα διαρρέει την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, η αντίσταση της οποίας εξαρτάται από το L και ονομάζεται επαγωγική. Η τιμή του είναι ευθέως ανάλογη με τη συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος: Xl \u003d w * L, όπου L είναι η τιμή της αυτεπαγωγής του κυκλώματος ή του πηνίου.
Το επαγωγικό DN λειτουργεί μόνο σε κυκλώματα με ρεύμα, το οποίο έχει μεταβλητή συνιστώσα και έχει επαγωγική αντίσταση (Xl).
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Τα κύρια μειονεκτήματα ενός ωμικού DN είναι η αδυναμία χρήσης του σε κυκλώματα υψηλής συχνότητας, η σημαντική πτώση τάσης στις αντιστάσεις και η μείωση της ισχύος. Σε ορισμένα κυκλώματα, είναι απαραίτητο να επιλέξετε την ισχύ των αντιστάσεων, καθώς συμβαίνει σημαντική θέρμανση.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιούν DN με ενεργό φορτίο (αντίσταση), αλλά με τη χρήση πυκνωτών αντιστάθμισης που συνδέονται παράλληλα με κάθε μία από τις αντιστάσεις. Αυτή η προσέγγιση σας επιτρέπει να μειώσετε τη θερμότητα, αλλά δεν αφαιρεί το κύριο μειονέκτημα, που είναι η απώλεια ισχύος. Το πλεονέκτημα είναι η χρήση σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος.
Για την εξάλειψη της απώλειας ισχύος σε ένα ωμικό DN, τα ενεργά στοιχεία (αντιστάσεις) θα πρέπει να αντικατασταθούν με χωρητικά. Το χωρητικό στοιχείο σε σχέση με το ωμικό DN έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα:
- Χρησιμοποιείται σε κυκλώματα AC.
- Χωρίς υπερθέρμανση.
- Η απώλεια ισχύος μειώνεται, καθώς ο πυκνωτής δεν έχει, σε αντίθεση με την αντίσταση, ισχύ.
- Είναι δυνατή η εφαρμογή σε πηγές τάσης υψηλής τάσης.
- Συντελεστής υψηλής απόδοσης (COP);
- Λιγότερη απώλεια για I.
Το μειονέκτημα είναι ότι δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κυκλώματα με σταθερό U. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο πυκνωτής στα κυκλώματα συνεχούς ρεύματος δεν έχει χωρητικότητα, αλλά λειτουργεί μόνο ως χωρητικότητα.
Το επαγωγικό DN σε κυκλώματα με μεταβλητή συνιστώσα έχει επίσης μια σειρά από πλεονεκτήματα, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε κυκλώματα με σταθερή τιμή U.Ο επαγωγέας έχει αντίσταση, αλλά λόγω της επαγωγής, αυτή η επιλογή δεν είναι κατάλληλη, καθώς υπάρχει σημαντική πτώση στο U. Τα κύρια πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τον ωμικό τύπο DN:
- Εφαρμογή σε δίκτυα με μεταβλητή U;
- Ελαφρά θέρμανση των στοιχείων.
- Λιγότερη απώλεια ισχύος σε κυκλώματα AC.
- Σχετικά υψηλή απόδοση (μεγαλύτερη από χωρητική).
- Χρήση σε εξοπλισμό μέτρησης υψηλής ακρίβειας.
- Έχει μικρότερο σφάλμα.
- Το φορτίο που συνδέεται στην έξοδο του διαχωριστή δεν επηρεάζει την αναλογία διαίρεσης.
- Η απώλεια ρεύματος είναι μικρότερη από αυτή των χωρητικών διαιρέσεων.
Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:
- Η χρήση σταθερού U στα δίκτυα ισχύος οδηγεί σε σημαντικές απώλειες ρεύματος. Επιπλέον, η τάση πέφτει απότομα λόγω της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας για την αυτεπαγωγή.
- Το σήμα εξόδου στην απόκριση συχνότητας (χωρίς τη χρήση γέφυρας ανορθωτή και φίλτρου) αλλάζει.
- Δεν ισχύει για κυκλώματα AC υψηλής τάσης.
Υπολογισμός του διαιρέτη τάσης σε αντιστάσεις, πυκνωτές και επαγωγές
Αφού επιλέξετε τον τύπο του διαιρέτη τάσης για τον υπολογισμό, πρέπει να χρησιμοποιήσετε τους τύπους. Εάν ο υπολογισμός είναι λανθασμένος, η ίδια η συσκευή, το στάδιο εξόδου για την ενίσχυση του ρεύματος και ο καταναλωτής μπορεί να καούν. Οι συνέπειες των εσφαλμένων υπολογισμών μπορεί να είναι ακόμη χειρότερες από την αστοχία των εξαρτημάτων του ραδιοφώνου: πυρκαγιά ως αποτέλεσμα βραχυκυκλώματος, καθώς και ηλεκτροπληξία.
Κατά τον υπολογισμό και τη συναρμολόγηση του κυκλώματος, πρέπει να ακολουθείτε αυστηρά τους κανόνες ασφαλείας, να ελέγχετε τη συσκευή πριν την ενεργοποιήσετε για σωστή συναρμολόγηση και να μην τη δοκιμάζετε σε υγρό δωμάτιο (η πιθανότητα ηλεκτροπληξίας αυξάνεται). Ο κύριος νόμος που χρησιμοποιείται στους υπολογισμούς είναι ο νόμος του Ohm για το τμήμα του κυκλώματος.Η διατύπωσή του έχει ως εξής: η ισχύς του ρεύματος είναι ευθέως ανάλογη με την τάση στο τμήμα του κυκλώματος και αντιστρόφως ανάλογη με την αντίσταση αυτού του τμήματος. Η καταχώριση του τύπου μοιάζει με αυτό: I = U / R.
Αλγόριθμος για τον υπολογισμό του διαιρέτη τάσης σε αντιστάσεις:
- Συνολική τάση: Upit \u003d U1 + U2, όπου U1 και U2 είναι οι τιμές U σε καθεμία από τις αντιστάσεις.
- Τάσεις αντίστασης: U1 = I * R1 και U2 = I * R2.
- Upit \u003d I * (R1 + R2).
- Χωρίς ρεύμα φορτίου: I = U / (R1 + R2).
- U πτώση σε κάθε μία από τις αντιστάσεις: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit και U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.
Οι τιμές των R1 και R2 πρέπει να είναι 2 φορές μικρότερες από την αντίσταση φορτίου.
Για να υπολογίσετε τον διαιρέτη τάσης στους πυκνωτές, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τους τύπους: U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit και U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit.
Οι τύποι για τον υπολογισμό του DN στις επαγωγές είναι παρόμοιοι: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit και U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.
Τα διαχωριστικά χρησιμοποιούνται στις περισσότερες περιπτώσεις με γέφυρα διόδου και δίοδο zener. Μια δίοδος zener είναι μια συσκευή ημιαγωγών που λειτουργεί ως σταθεροποιητής U. Οι δίοδοι πρέπει να επιλέγονται με αντίστροφο U υψηλότερο από αυτό που επιτρέπεται σε αυτό το κύκλωμα. Η δίοδος zener επιλέγεται σύμφωνα με το βιβλίο αναφοράς για την απαιτούμενη τιμή τάσης σταθεροποίησης. Επιπλέον, πρέπει να συμπεριληφθεί μια αντίσταση στο κύκλωμα μπροστά της, καθώς χωρίς αυτήν η συσκευή ημιαγωγών θα καεί.
Παρόμοια άρθρα:
