Буџетска опција за претварање главних параметара електричне струје су делиоци напона. Такав уређај је лако направити сами, али да бисте то урадили, морате знати сврху, апликације, принцип рада и примере прорачуна.
Садржај
Сврха и примена
За претварање наизменичног напона користи се трансформатор, захваљујући којем се може одржати довољно висока вредност струје. Ако је потребно на електрично коло прикључити оптерећење које троши малу струју (до стотине мА), онда није препоручљива употреба напонског трансформатора (У).
У овим случајевима можете користити најједноставнији раздјелник напона (ДН), чија је цијена много нижа. Након добијања потребне вредности, У се исправља и напајање се доводи до потрошача. Ако је потребно, да бисте повећали струју (И), потребно је да користите излазни степен за повећање снаге.Поред тога, постоје делиоци и константа У, али ови модели се користе ређе од других.
ДН се често користе за пуњење разних уређаја у којима је потребно добити ниже вредности У и струје од 220 В за различите типове батерија. Поред тога, препоручљиво је користити уређаје за поделу У за израду електричних мерних инструмената, рачунарске опреме, као и лабораторијских импулсних и обичних извора напајања.
Принцип рада
Делитељ напона (ДН) је уређај у коме су излаз и улаз У међусобно повезани помоћу коефицијента преноса. Коефицијент преноса је однос вредности У на излазу и на улазу делиоца. Коло разделника напона је једноставно и представља ланац од два серијски повезана потрошача – радио елемената (отпорници, кондензатори или индуктори). Разликују се по перформансама.
Наизменична струја има такве главне величине: напон, струју, отпор, индуктивност (Л) и капацитивност (Ц). Формуле за израчунавање основних количина електричне енергије (У, И, Р, Ц, Л) када су потрошачи повезани у серију:
- Вредности отпора се сабирају;
- Напони се сабирају;
- Струја ће се израчунати према Охмовом закону за део кола: И = У / Р;
- Индуктивности се сабирају;
- Капацитет целог ланца кондензатора: Ц = (Ц1 * Ц2 * .. * Цн) / (Ц1 + Ц2 + .. + Цн).
За производњу једноставног отпорника ДН користи се принцип серијски повезаних отпорника. Конвенционално, шема се може поделити на 2 рамена. Прво раме је горње и налази се између улаза и нулте тачке ДН, а друго је доње, а излаз У се уклања из њега.
Збир У на овим крацима једнак је резултујућој вредности долазног У. Постоје линеарни и нелинеарни типови РП. Линеарни уређаји обухватају уређаје са излазом У, који линеарно варира у зависности од улазне вредности. Користе се за постављање жељеног У у различитим деловима кола. Нелинеарни се користе у функционалним потенциометрима. Њихов отпор може бити активан, реактиван и капацитивни.
Поред тога, ДН може бити и капацитиван. Користи ланац од 2 кондензатора који су повезани у серију.
Његов принцип рада заснива се на реактивној компоненти отпора кондензатора у струјном колу са променљивом компонентом. Кондензатор има не само капацитивне карактеристике, већ и отпор Ксц. Овај отпор се назива капацитивним, зависи од фреквенције струје и одређује се формулом: Ксц = (1 / Ц) * в = в / Ц, где је в циклична фреквенција, Ц је вредност кондензатора .
Циклична фреквенција се израчунава по формули: в = 2 * ПИ * ф, где је ПИ = 3,1416, а ф је фреквенција наизменичне струје.
Кондензаторски, или капацитивни, тип вам омогућава да примате релативно велике струје него код отпорних уређаја. Има широку примену у високонапонским колима, у којима се вредност У мора смањити неколико пута. Поред тога, има значајну предност - не прегрева се.
Индуктивни тип ДН се заснива на принципу електромагнетне индукције у струјним колима са променљивом компонентом. Кроз соленоид протиче струја чији отпор зависи од Л и назива се индуктивна. Његова вредност је директно пропорционална фреквенцији наизменичне струје: Ксл \у003д в * Л, где је Л вредност индуктивности кола или завојнице.
Индуктивни ДН ради само у колима са струјом, која има променљиву компоненту, и има индуктивни отпор (Ксл).
Предности и мане
Главни недостаци отпорног ДН-а су немогућност његове употребе у високофреквентним колима, значајан пад напона на отпорницима и смањење снаге. У неким колима је потребно одабрати снагу отпора, јер долази до значајног загревања.
У већини случајева, кола наизменичне струје користе ДН са активним оптерећењем (отпорни), али уз употребу компензационих кондензатора повезаних паралелно са сваким од отпорника. Овај приступ вам омогућава да смањите топлоту, али не уклања главни недостатак, а то је губитак снаге. Предност је употреба у ДЦ колима.
Да би се елиминисао губитак снаге на отпорном ДН, активне елементе (отпорнике) треба заменити капацитивним. Капацитивни елемент у односу на отпорни ДН има низ предности:
- Користи се у круговима наизменичне струје;
- Нема прегревања;
- Губитак снаге је смањен, пошто кондензатор нема, за разлику од отпорника, снагу;
- Могућа је примена у изворима високог напона;
- Висок фактор ефикасности (ЦОП);
- Мањи губитак на И.
Недостатак је што се не може користити у колима са константним У. То је због чињенице да кондензатор у ДЦ колима нема капацитивност, већ делује само као капацитивност.
Индуктивни ДН у колима са променљивом компонентом такође има низ предности, али се може користити и у колима са константном вредношћу У.Индуктор има отпор, али због индуктивности ова опција није погодна, јер постоји значајан пад У. Главне предности у поређењу са отпорним типом ДН:
- Примена у мрежама са променљивом У;
- Благо загревање елемената;
- Мањи губитак снаге у АЦ круговима;
- Релативно висока ефикасност (већа од капацитивног);
- Употреба у високопрецизној мерној опреми;
- Има мању грешку;
- Оптерећење повезано на излаз разделника не утиче на однос поделе;
- Губитак струје је мањи него код капацитивних разделника.
Недостаци укључују следеће:
- Употреба константног У у електроенергетским мрежама доводи до значајних губитака струје. Поред тога, напон нагло опада због потрошње електричне енергије за индуктивност.
- Излазни сигнал у фреквентном одзиву (без употребе исправљачког моста и филтера) се мења.
- Није применљиво на високонапонска кола наизменичне струје.
Прорачун разделника напона на отпорницима, кондензаторима и индуктивностима
Након што изаберете тип делиоца напона за прорачун, потребно је да користите формуле. Ако је прорачун нетачан, сам уређај, излазни степен за појачавање струје и потрошач могу изгорети. Последице нетачних прорачуна могу бити још горе од квара радио компоненти: пожар као последица кратког споја, као и струјни удар.
Приликом израчунавања и састављања кола, морате стриктно поштовати безбедносна правила, проверити уређај пре него што га укључите за исправну монтажу и не тестирајте га у влажној просторији (вероватноћа струјног удара се повећава). Главни закон који се користи у прорачунима је Охмов закон за део кола.Његова формулација је следећа: јачина струје је директно пропорционална напону у делу кола и обрнуто пропорционална отпору овог дела. Унос формуле изгледа овако: И = У / Р.
Алгоритам за израчунавање дјелитеља напона на отпорницима:
- Укупни напон: Упит = У1 + У2, где су У1 и У2 вредности У на сваком од отпорника.
- Напони отпорника: У1 = И * Р1 и У2 = И * Р2.
- Упит \у003д И * (Р1 + Р2).
- Струја без оптерећења: И = У / (Р1 + Р2).
- У пад преко сваког од отпорника: У1 = (Р1 / (Р1 + Р2)) * Упит и У2 = (Р2 / (Р1 + Р2)) * Упит.
Вредности Р1 и Р2 треба да буду 2 пута мање од отпора оптерећења.
Да бисте израчунали делилац напона на кондензаторима, можете користити формуле: У1 = (Ц1 / (Ц1 + Ц2)) * Упит и У2 = (Ц2 / (Ц1 + Ц2)) * Упит.
Формуле за израчунавање ДН на индуктивности су сличне: У1 = (Л1 / (Л1 + Л2)) * Упит и У2 = (Л2 / (Л1 + Л2)) * Упит.
Разделници се у већини случајева користе са диодним мостом и зенер диодом. Зенер диода је полупроводнички уређај који делује као стабилизатор У. Диоде треба бирати са реверзним У већим од дозвољеног у овом колу. Зенер диода се бира према референтној књизи за потребну вредност стабилизацијског напона. Поред тога, отпорник мора бити укључен у коло испред њега, јер ће без њега полупроводнички уређај изгорети.
Слични чланци:
