Biudžetinė galimybė konvertuoti pagrindinius elektros srovės parametrus yra įtampos dalikliai. Tokį prietaisą nesunku pasigaminti pačiam, tačiau tam reikia žinoti jo paskirtį, taikymo atvejus, veikimo principą ir skaičiavimų pavyzdžius.
Turinys
Paskirtis ir naudojimas
Transformatorius naudojamas kintamajai įtampai transformuoti, kad būtų galima išsaugoti pakankamai didelę srovės vertę. Jei į grandinę reikia įtraukti apkrovas, kurios vartoja mažą srovę (iki kelių šimtų mA), transformatoriaus įtampos (U) keitiklis būtų netinkamas.
Tokiais atvejais galima naudoti paprastą įtampos daliklį (DN), kuris kainuoja gerokai pigiau. Kai gaunama pageidaujama U vertė, ji ištiesinama ir energija tiekiama vartotojui. Jei reikia, reikia naudoti galios išėjimo pakopą, kad būtų padidinta srovė (I). Be to, yra ir pastovių U formos daliklių, tačiau šie modeliai naudojami rečiau.
DN dažnai naudojami įvairiems prietaisams įkrauti, kai reikia gauti mažesnes U vertes ir sroves įvairių tipų akumuliatoriams nuo 220 V įtampos. Be to, U dalijimosi įrenginius tikslinga naudoti kuriant elektrinius matavimo prietaisus, kompiuterinę techniką, taip pat laboratorinius impulsinius ir įprastus maitinimo blokus.
Veikimo principas
Įtampos daliklis (DN) - tai įtaisas, kuriame išėjimas U ir įėjimas U yra tarpusavyje susiję perdavimo koeficientu. Perdavimo koeficientas yra daliklio išėjimo ir įėjimo U verčių santykis. Įtampos daliklio grandinė yra paprasta, ją sudaro dviejų nuosekliai sujungtų vartotojų grandinė - radijo elementai (rezistoriai, kondensatoriai arba induktoriai). Jie skiriasi savo išėjimo charakteristikomis.
Pagrindiniai kintamosios srovės dydžiai yra įtampa, srovė, varža, induktyvumas (L) ir talpa (C). Pagrindinių elektros energijos verčių (U, I, R, C, L) apskaičiavimo formulės, kai vartotojai sujungti nuosekliai:
- Pasipriešinimo vertės sumuojasi;
- Įtampos pridedamos;
- Srovė bus apskaičiuojama pagal Omo dėsnį grandinės daliai: I = U / R;
- Sumuojami induktyvumai;
- Visos kondensatorių grandinės talpa: C = (C1 * C2 * ... * Cn) / (C1 + C2 + ... + Cn).
Naudojant nuosekliai sujungtų rezistorių principą, sudaromas paprastas rezistorius DN. Grandinę sąlyginai galima suskirstyti į 2 dalis. Pirmasis petys yra viršutinis ir yra tarp įėjimo ir DN nulinio taško, o antrasis petys yra apatinis, iš kurio imamas išėjimas U.
Šių rankų U suma lygi įeinančios U vertei. DN gali būti linijinio arba nelinijinio tipo. Linijiniai prietaisai - tai prietaisai, kurių išėjimo U tiesiškai kinta priklausomai nuo įėjimo vertės. Jie naudojami norint nustatyti tinkamą U skirtingose grandinių dalyse. Funkciniuose potenciometruose naudojami netiesiniai. Jų varža gali būti aktyvioji, reaktyvioji ir talpinė.
Be to, DN taip pat gali būti talpinis. Jame naudojama 2 nuosekliai sujungtų kondensatorių grandinė.
Jo veikimo principas pagrįstas kondensatorių varžos reaktyviąja sudedamąja dalimi grandinėje su kintama sudedamąja dalimi. Kondensatorius turi ne tik talpinę charakteristiką, bet ir varžą Xc. Ši varža vadinama talpa, priklauso nuo srovės dažnio ir nustatoma pagal formulę: Xc = (1 / C) * w = w / C, kur w - ciklinis dažnis, C - kondensatoriaus vertė.
Ciklinis dažnis apskaičiuojamas pagal formulę: w = 2 * PI * f, kur PI = 3,1416, o f - kintamosios srovės dažnis.
Kondensatoriaus, arba talpinio, tipo įtaisai leidžia pasiekti santykinai didesnes sroves nei varžiniai įtaisai. Jis plačiai naudojamas aukštos įtampos grandinėse, kur U vertę reikia sumažinti kelis kartus. Be to, jis turi didelį privalumą - neperkaista.
Indukcinis tipas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos principu kintamosios srovės grandinėse. Srovė teka solenoidu, kurio varža priklauso nuo L ir vadinamas induktyviuoju. Jo vertė tiesiogiai proporcinga kintamosios srovės dažniui: Xl = w * L, kur L - grandinės arba ritės induktyvumo vertė.
Indukcinis DN veikia tik tose grandinėse, kuriose srovė turi kintamą komponentę ir indukcinę varžą (Xl).
Privalumai ir trūkumai
Pagrindiniai rezistyvinių DN trūkumai yra tai, kad jų negalima naudoti aukšto dažnio grandinėse, didelis įtampos kritimas ant rezistorių ir mažesnė galia. Kai kuriose grandinėse rezistorių galia turi būti suderinta, nes atsiranda didelis kaitimas.
Daugumoje kintamosios srovės grandinių naudojami aktyviosios apkrovos (varžiniai) DN, tačiau lygiagrečiai kiekvienam rezistoriui prijungti kompensaciniai kondensatoriai. Šis metodas sumažina įkaitimą, tačiau nepašalina pagrindinio trūkumo - galios praradimo. Privalumas - galimybė naudoti nuolatinės srovės grandinėse.
Norint pašalinti galios nuostolius, patiriamus naudojant varžinį DN, aktyvieji elementai (rezistoriai) turi būti pakeisti talpiniais elementais. Talpinis elementas turi keletą privalumų, palyginti su varžiniu DN:
- Jis naudojamas kintamosios srovės grandinėse;
- Nėra jokio perkaitimo;
- Energijos nuostoliai sumažėja, nes kondensatorius, priešingai nei rezistorius, neturi galios;
- Galima naudoti aukštos įtampos maitinimo šaltiniuose;
- Didelis efektyvumas;
- Mažesni I nuostoliai.
Trūkumas yra tas, kad jo negalima naudoti pastoviosios U grandinėse. Taip yra todėl, kad nuolatinės srovės grandinėse kondensatorius neturi talpos, o veikia tik kaip kondensatorius.
Indukcinis DN kintamosios srovės grandinėse taip pat turi nemažai privalumų, tačiau jis gali būti naudojamas ir pastoviosios U grandinėse. Induktoriaus ritė turi varžą, tačiau dėl induktyvumo šis variantas netinka, nes labai sumažėja U. Pagrindiniai privalumai, palyginti su rezistyvinio tipo DN:
- Taikymas tinkluose su kintamu U;
- Nedidelis elementų kaitinimas;
- Mažesni galios nuostoliai kintamosios srovės grandinėse;
- Palyginti didelis efektyvumas (didesnis nei talpinių);
- Naudokite didelio tikslumo matavimo įrangoje;
- Mažesnis netikslumas;
- Apkrova, prijungta prie daliklio išėjimo, neturi įtakos dalijimo koeficientui;
- Srovės nuostoliai yra mažesni nei talpinių daliklių.
Trūkumai yra šie:
- Naudojant nuolatinės srovės U maitinimo tinkluose patiriami dideli srovės nuostoliai. Be to, įtampa smarkiai sumažėja dėl elektros energijos sąnaudų induktyvumui.
- Išėjimo signalo (nenaudojant lygintuvo tiltelio ir filtro) dažninė charakteristika kinta.
- Netinka aukštos įtampos kintamosios srovės grandinėms.
Įtampos daliklio su rezistoriais, kondensatoriais ir induktoriais skaičiavimas
Pasirinkę įtampos daliklio tipą, turite naudoti formules, kad apskaičiuotumėte. Neteisingai apskaičiavus gali perdegti pats prietaisas, srovės stiprinimo išėjimo pakopa ir vartotojas. Neteisingų skaičiavimų pasekmės gali būti skaudesnės nei radijo komponentų gedimas: gaisras dėl trumpojo jungimo ir elektros smūgis.
Apskaičiuojant ir montuojant grandinę, būtina aiškiai laikytis saugos taisyklių, prieš įjungiant patikrinti, ar prietaisas teisingai sumontuotas, ir nebandyti jo drėgnoje patalpoje (padidėja elektros smūgio galimybė). Pagrindinis skaičiavimuose naudojamas dėsnis yra Omo dėsnis grandinės daliai. Ji formuluojama taip: srovė yra tiesiogiai proporcinga įtampai grandinės atkarpoje ir atvirkščiai proporcinga tos atkarpos varžai. Įrašas formulės pavidalu yra toks: I = U / R.
Įtampos daliklio su rezistoriais skaičiavimo algoritmas:
- Bendra įtampa: Upit = U1 + U2, kur U1 ir U2 yra kiekvieno rezistoriaus U vertės.
- Įtampos ant rezistorių: U1 = I * R1 ir U2 = I * R2.
- Upit = I * (R1 + R2).
- Srovė be apkrovos: I = U / (R1 + R2).
- Kiekvieno rezistoriaus kritimas U: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * U pi ir U2 = (R2 / (R1 + R2)) * U pi.
R1 ir R2 vertės turi būti 2 kartus mažesnės už apkrovos varžą.
Kondensatorių įtampos dalikliui apskaičiuoti galima naudoti šias formules: U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit ir U2 = (C2 / (C1 + C2)) * "Upit".
Panašios formulės DN apskaičiuoti esant induktyvumui: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit ir U2 = (L2 / (L1 + L2)) * "Upit".
Dažniausiai naudojami dalikliai su diodiniu tilteliu ir stabilitronu. Stabilitronas yra puslaidininkinis įtaisas, veikiantis kaip U stabilizatorius. Reikėtų parinkti diodus, kurių atvirkštinis U viršija šioje grandinėje leistiną U. Pagal žinyną pasirinkite stabilitroną pagal reikiamą stabilizavimo įtampos vertę. Be to, prieš jį į grandinę reikia įtraukti rezistorių, nes be jo puslaidininkinis įtaisas perdegs.
Susiję straipsniai:
