L'opció pressupostària per convertir els paràmetres principals del corrent elèctric són els divisors de tensió. Aquest dispositiu és fàcil de fer pel vostre compte, però per fer-ho, cal conèixer el propòsit, les aplicacions, el principi de funcionament i els exemples de càlcul.
Contingut
Finalitat i aplicació
S'utilitza un transformador per convertir la tensió alterna, gràcies al qual es pot mantenir un valor de corrent prou alt. Si és necessari connectar una càrrega que consumeix un petit corrent (fins a centenars de mA) a un circuit elèctric, no és aconsellable l'ús d'un transformador de tensió (U).
En aquests casos, podeu utilitzar el divisor de tensió (DN) més senzill, el cost del qual és molt més baix. Després d'obtenir el valor requerit, U es redreça i es subministra energia al consumidor. Si cal, per augmentar el corrent (I), cal utilitzar l'etapa de sortida per augmentar la potència.A més, hi ha divisors i U constant, però aquests models s'utilitzen menys sovint que altres.
Els DN s'utilitzen sovint per carregar diversos dispositius en els quals cal obtenir valors més baixos d'U i corrents a partir de 220 V per a diferents tipus de bateries. A més, s'aconsella utilitzar dispositius per dividir U per crear instruments de mesura elèctrics, equips informàtics, així com fonts d'alimentació normals i polsades de laboratori.
Principi de funcionament
Un divisor de tensió (DN) és un dispositiu en el qual la sortida i l'entrada U estan interconnectades mitjançant un coeficient de transferència. El coeficient de transferència és la relació dels valors de U a la sortida i a l'entrada del divisor. El circuit divisor de tensió és senzill i és una cadena de dos consumidors connectats en sèrie: elements de ràdio (resistències, condensadors o inductors). Es diferencien pel que fa al rendiment.
El corrent altern té aquestes magnituds principals: tensió, corrent, resistència, inductància (L) i capacitat (C). Fórmules per calcular les quantitats bàsiques d'electricitat (U, I, R, C, L) quan els consumidors estan connectats en sèrie:
- Els valors de resistència sumen;
- Les tensions sumen;
- El corrent es calcularà segons la llei d'Ohm per a la secció del circuit: I = U / R;
- Les inductàncies sumen;
- Capacitat de tota la cadena del condensador: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn).
Per a la fabricació d'una resistència simple DN, s'utilitza el principi de resistències connectades en sèrie. Convencionalment, l'esquema es pot dividir en 2 espatlles. La primera espatlla és la superior i es troba entre l'entrada i el punt zero del DN, i la segona és la inferior, i se n'elimina la sortida U.
La suma de U en aquests braços és igual al valor resultant de la U entrant. Hi ha tipus de RP lineals i no lineals. Els dispositius lineals inclouen dispositius amb sortida U, que varia linealment en funció del valor d'entrada. S'utilitzen per establir la U desitjada en diverses parts dels circuits. Els no lineals s'utilitzen en potenciòmetres funcionals. La seva resistència pot ser activa, reactiva i capacitiva.
A més, el DN també pot ser capacitiu. Utilitza una cadena de 2 condensadors connectats en sèrie.
El seu principi de funcionament es basa en el component reactiu de la resistència dels condensadors en un circuit de corrent amb un component variable. El condensador no només té característiques capacitives, sinó també resistència Xc. Aquesta resistència s'anomena capacitiva, depèn de la freqüència del corrent i està determinada per la fórmula: Xc \u003d (1 / C) * w \u003d w / C, on w és la freqüència cíclica, C és el valor del condensador .
La freqüència cíclica es calcula amb la fórmula: w = 2 * PI * f, on PI = 3,1416 i f és la freqüència CA.
El tipus de condensador, o capacitiu, us permet rebre corrents relativament grans que amb dispositius resistius. S'ha utilitzat àmpliament en circuits d'alta tensió, en els quals el valor de U s'ha de reduir diverses vegades. A més, té un avantatge important: no es sobreescalfa.
El tipus inductiu de DN es basa en el principi d'inducció electromagnètica en circuits de corrent amb un component variable. El corrent circula pel solenoide, la resistència del qual depèn de L i s'anomena inductiva. El seu valor és directament proporcional a la freqüència del corrent altern: Xl \u003d w * L, on L és el valor de la inductància del circuit o bobina.
El DN inductiu només funciona en circuits amb corrent, que té una component variable, i té una resistència inductiva (Xl).
Avantatges i inconvenients
Els principals desavantatges d'un DN resistiu són la impossibilitat del seu ús en circuits d'alta freqüència, una caiguda de tensió important a les resistències i una disminució de la potència. En alguns circuits, cal seleccionar la potència de les resistències, ja que es produeix un escalfament important.
En la majoria dels casos, els circuits de corrent altern utilitzen DN amb una càrrega activa (resistiva), però amb l'ús de condensadors de compensació connectats en paral·lel a cadascuna de les resistències. Aquest enfocament us permet reduir la calor, però no elimina el principal inconvenient, que és la pèrdua d'energia. L'avantatge és l'ús en circuits de corrent continu.
Per eliminar la pèrdua de potència en un DN resistiu, els elements actius (resistències) s'han de substituir per capacitius. L'element capacitiu en relació al DN resistiu té una sèrie d'avantatges:
- S'utilitza en circuits de CA;
- Sense sobreescalfament;
- La pèrdua de potència es redueix, ja que el condensador no té, a diferència de la resistència, potència;
- És possible l'aplicació en fonts de tensió d'alta tensió;
- Factor d'alta eficiència (COP);
- Menys pèrdues en I.
El desavantatge és que no es pot utilitzar en circuits amb U constant. Això es deu al fet que el condensador dels circuits de CC no té capacitat, sinó que només actua com a capacitat.
El DN inductiu en circuits amb un component variable també té una sèrie d'avantatges, però també es pot utilitzar en circuits amb un valor constant de U.L'inductor té resistència, però a causa de la inductància, aquesta opció no és adequada, ja que hi ha una caiguda important en U. Els principals avantatges en comparació amb el tipus resistiu de DN:
- Aplicació en xarxes amb variable U;
- Lleuger escalfament dels elements;
- Menys pèrdues de potència en circuits de CA;
- Eficiència relativament alta (més alta que capacitiva);
- Ús en equips de mesura d'alta precisió;
- Té un error més petit;
- La càrrega connectada a la sortida del divisor no afecta la relació de divisió;
- La pèrdua de corrent és menor que la dels divisors capacitius.
Els desavantatges inclouen els següents:
- L'ús d'U constant a les xarxes d'alimentació comporta pèrdues de corrent importants. A més, la tensió baixa bruscament a causa del consum d'energia elèctrica per a la inductància.
- El senyal de sortida en resposta en freqüència (sense l'ús d'un pont rectificador i filtre) canvia.
- No s'aplica a circuits de CA d'alta tensió.
Càlcul del divisor de tensió en resistències, condensadors i inductàncies
Després de triar el tipus de divisor de tensió per al càlcul, heu d'utilitzar les fórmules. Si el càlcul és incorrecte, el propi dispositiu, l'etapa de sortida per amplificar el corrent i el consumidor es poden cremar. Les conseqüències dels càlculs incorrectes poden ser encara pitjors que la fallada dels components de la ràdio: incendi com a resultat d'un curtcircuit, així com descàrrega elèctrica.
Quan calculeu i munteu el circuit, heu de seguir estrictament les normes de seguretat, comprovar el dispositiu abans d'engegar-lo per a un muntatge correcte i no provar-lo en una habitació humida (la probabilitat de descàrrega elèctrica augmenta). La llei principal utilitzada en els càlculs és la llei d'Ohm per a la secció del circuit.La seva formulació és la següent: la intensitat del corrent és directament proporcional a la tensió a la secció del circuit i inversament proporcional a la resistència d'aquesta secció. L'entrada de la fórmula té aquest aspecte: I = U / R.
Algorisme per calcular el divisor de tensió en resistències:
- Tensió total: Upit \u003d U1 + U2, on U1 i U2 són els valors U de cadascuna de les resistències.
- Tensions de resistències: U1 = I * R1 i U2 = I * R2.
- Upit \u003d I * (R1 + R2).
- Corrent sense càrrega: I = U / (R1 + R2).
- U caiguda a través de cadascuna de les resistències: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit i U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.
Els valors de R1 i R2 han de ser 2 vegades menors que la resistència de càrrega.
Per calcular el divisor de tensió dels condensadors, podeu utilitzar les fórmules: U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit i U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit.
Les fórmules per calcular DN sobre inductàncies són semblants: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit i U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.
Els divisors s'utilitzen en la majoria dels casos amb un pont de díodes i un díode zener. Un díode zener és un dispositiu semiconductor que actua com a estabilitzador U. Els díodes s'han de seleccionar amb una U inversa superior a la permesa en aquest circuit. El díode zener es selecciona segons el llibre de referència per al valor de tensió d'estabilització requerit. A més, s'ha d'incloure una resistència al circuit que hi ha al davant, ja que sense ella el dispositiu semiconductor es cremarà.
Articles semblants:
