Opțiunea bugetară pentru conversia parametrilor principali ai curentului electric sunt divizoarele de tensiune. Un astfel de dispozitiv este ușor de realizat pe cont propriu, dar pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți scopul, aplicațiile, principiul de funcționare și exemple de calcul.
Conţinut
Scop și aplicare
Un transformator este utilizat pentru a converti tensiunea alternativă, datorită căruia se poate menține o valoare a curentului suficient de mare. Dacă este necesară conectarea unei sarcini care consumă un curent mic (până la sute de mA) la un circuit electric, atunci utilizarea unui transformator de tensiune (U) nu este recomandabilă.
În aceste cazuri, puteți utiliza cel mai simplu divizor de tensiune (DN), al cărui cost este mult mai mic. După obținerea valorii cerute, U se îndreaptă și este furnizată energie consumatorului. Dacă este necesar, pentru a crește curentul (I), trebuie să utilizați treapta de ieșire pentru a crește puterea.În plus, există divizori și constanta U, dar aceste modele sunt utilizate mai rar decât altele.
DN-urile sunt adesea folosite pentru a încărca diverse dispozitive în care este necesar să se obțină valori mai mici ale U și curenți de la 220 V pentru diferite tipuri de baterii. În plus, este recomandabil să folosiți dispozitive pentru împărțirea U pentru a crea instrumente electrice de măsurare, echipamente informatice, precum și surse de alimentare cu impulsuri de laborator și obișnuite.
Principiul de funcționare
Un divizor de tensiune (DN) este un dispozitiv în care ieșirea și intrarea U sunt interconectate folosind un coeficient de transfer. Coeficientul de transfer este raportul dintre valorile lui U la ieșire și la intrarea divizorului. Circuitul divizor de tensiune este simplu și este un lanț de doi consumatori conectați în serie - elemente radio (rezistoare, condensatoare sau inductori). Ele diferă în ceea ce privește performanța.
Curentul alternativ are astfel de cantități principale: tensiune, curent, rezistență, inductanță (L) și capacitate (C). Formule pentru calcularea cantităților de bază de energie electrică (U, I, R, C, L) atunci când consumatorii sunt conectați în serie:
- Valorile rezistenței se adună;
- Tensiunile se adună;
- Curentul va fi calculat conform legii lui Ohm pentru secțiunea circuitului: I = U / R;
- Inductanțe se adună;
- Capacitatea întregului lanț de condensatoare: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn).
Pentru fabricarea unui rezistor simplu DN se folosește principiul rezistențelor conectate în serie. În mod convențional, schema poate fi împărțită în 2 umeri. Primul umăr este cel superior și este situat între intrarea și punctul zero al DN-ului, iar al doilea este cel inferior, iar ieșirea U este îndepărtată din acesta.
Suma lui U pe aceste brațe este egală cu valoarea rezultată a U de intrare. Există tipuri liniare și neliniare de RP. Dispozitivele liniare includ dispozitive cu ieșire U, care variază liniar în funcție de valoarea de intrare. Acestea sunt folosite pentru a seta U dorit în diferite părți ale circuitelor. Neliniare sunt utilizate în potențiometre funcționale. Rezistența lor poate fi activă, reactivă și capacitivă.
În plus, DN poate fi și capacitiv. Utilizează un lanț de 2 condensatoare care sunt conectate în serie.
Principiul său de funcționare se bazează pe componenta reactivă a rezistenței condensatoarelor dintr-un circuit de curent cu o componentă variabilă. Condensatorul are nu numai caracteristici capacitive, ci și rezistență Xc. Această rezistență se numește capacitivă, depinde de frecvența curentului și este determinată de formula: Xc \u003d (1 / C) * w \u003d w / C, unde w este frecvența ciclică, C este valoarea condensatorului .
Frecvența ciclică se calculează prin formula: w = 2 * PI * f, unde PI = 3,1416 și f este frecvența AC.
Tipul condensator sau capacitiv vă permite să primiți curenți relativ mari decât cu dispozitivele rezistive. A fost utilizat pe scară largă în circuitele de înaltă tensiune, în care valoarea lui U trebuie redusă de mai multe ori. În plus, are un avantaj semnificativ - nu se supraîncălzește.
Tipul inductiv de DN se bazează pe principiul inducției electromagnetice în circuitele de curent cu componentă variabilă. Curentul trece prin solenoid, a cărui rezistență depinde de L și se numește inductiv. Valoarea sa este direct proporțională cu frecvența curentului alternativ: Xl \u003d w * L, unde L este valoarea inductanței circuitului sau bobinei.
DN inductiv funcționează numai în circuite cu curent, care are o componentă variabilă, și are o rezistență inductivă (Xl).
Avantaje și dezavantaje
Principalele dezavantaje ale unui DN rezistiv sunt imposibilitatea utilizării lui în circuite de înaltă frecvență, o cădere semnificativă de tensiune între rezistențe și o scădere a puterii. În unele circuite, este necesar să se selecteze puterea rezistențelor, deoarece are loc o încălzire semnificativă.
În cele mai multe cazuri, circuitele de curent alternativ folosesc DN cu o sarcină activă (rezistivă), dar cu utilizarea de condensatoare de compensare conectate în paralel la fiecare dintre rezistențe. Această abordare vă permite să reduceți căldura, dar nu înlătură principalul dezavantaj, care este pierderea de putere. Avantajul este utilizarea în circuite DC.
Pentru a elimina pierderea de putere pe un DN rezistiv, elementele active (rezistoare) trebuie înlocuite cu unele capacitive. Elementul capacitiv în raport cu DN-ul rezistiv are o serie de avantaje:
- Este folosit în circuite AC;
- Fără supraîncălzire;
- Pierderea de putere este redusă, deoarece condensatorul nu are, spre deosebire de rezistor, putere;
- Aplicarea în surse de tensiune de înaltă tensiune este posibilă;
- Factorul de înaltă eficiență (COP);
- Mai puțină pierdere pentru I.
Dezavantajul este că nu poate fi utilizat în circuite cu U constantă. Acest lucru se datorează faptului că condensatorul din circuitele DC nu are capacitate, ci acționează doar ca o capacitate.
DN inductiv în circuite cu o componentă variabilă are, de asemenea, o serie de avantaje, dar poate fi utilizat și în circuite cu o valoare constantă a U.Inductorul are rezistență, dar din cauza inductanței, această opțiune nu este potrivită, deoarece există o scădere semnificativă a U. Principalele avantaje în comparație cu tipul rezistiv al DN:
- Aplicare in retele cu variabila U;
- Încălzire ușoară a elementelor;
- Mai puțină pierdere de putere în circuitele AC;
- Eficiență relativ ridicată (mai mare decât capacitiva);
- Utilizare în echipamente de măsurare de înaltă precizie;
- Are o eroare mai mică;
- Sarcina conectată la ieșirea divizorului nu afectează raportul de divizare;
- Pierderea de curent este mai mică decât cea a divizoarelor capacitive.
Dezavantajele includ următoarele:
- Utilizarea constantei U în rețelele de energie duce la pierderi semnificative de curent. În plus, tensiunea scade brusc din cauza consumului de energie electrică pentru inductanță.
- Semnalul de ieșire în răspunsul în frecvență (fără utilizarea unei punți de redresare și a unui filtru) se modifică.
- Nu se aplică circuitelor AC de înaltă tensiune.
Calculul divizorului de tensiune pe rezistențe, condensatoare și inductanțe
După ce ați ales tipul de divizor de tensiune pentru calcul, trebuie să utilizați formulele. Dacă calculul este incorect, dispozitivul în sine, treapta de ieșire pentru amplificarea curentului și consumatorul se pot arde. Consecințele calculelor incorecte pot fi chiar mai grave decât defecțiunea componentelor radio: incendiu ca urmare a unui scurtcircuit, precum și șoc electric.
La calcularea și asamblarea circuitului, trebuie să respectați cu strictețe regulile de siguranță, să verificați dispozitivul înainte de a-l porni pentru asamblarea corectă și să nu-l testați într-o cameră umedă (probabilitatea de electrocutare crește). Legea principală utilizată în calcule este legea lui Ohm pentru secțiunea circuitului.Formularea sa este următoarea: puterea curentului este direct proporțională cu tensiunea din secțiunea circuitului și invers proporțională cu rezistența acestei secțiuni. Intrarea formulei arată astfel: I = U / R.
Algoritm pentru calcularea divizorului de tensiune pe rezistențe:
- Tensiune totală: Upit \u003d U1 + U2, unde U1 și U2 sunt valorile U pentru fiecare dintre rezistențe.
- Tensiuni ale rezistenței: U1 = I * R1 și U2 = I * R2.
- Upit \u003d I * (R1 + R2).
- Curent fără sarcină: I = U / (R1 + R2).
- Căderea U peste fiecare dintre rezistențe: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit și U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.
Valorile R1 și R2 ar trebui să fie de 2 ori mai mici decât rezistența la sarcină.
Pentru a calcula divizorul de tensiune pe condensatoare, puteți folosi formulele: U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit și U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit.
Formulele de calcul a DN pe inductanțe sunt similare: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit și U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.
Divizoarele sunt utilizate în majoritatea cazurilor cu o punte de diodă și o diodă zener. O diodă zener este un dispozitiv semiconductor care acționează ca un stabilizator U. Diodele trebuie selectate cu un U invers mai mare decât cel permis în acest circuit. Dioda Zener este selectată conform cărții de referință pentru valoarea necesară a tensiunii de stabilizare. În plus, un rezistor trebuie inclus în circuitul din fața acestuia, deoarece fără el dispozitivul semiconductor se va arde.
Articole similare:
