зміст:
Висока і підвищена напруга. Причини виникнення
Як в наших електромережах можуть з'явитися висока або підвищений напруга? Як правило до підвищення напруги можуть привести неякісні електричні мережі або аварії в мережах. До недоліків мереж можна віднести: застарілі мережі, низькоякісне обслуговування мереж, високий відсоток амортизації електроустаткування, неефективне планування ліній передач і розподільних станцій, які не керований зростання кількості споживачів. Це призводить до того, що сотні тисяч споживачів, отримують високу або підвищена напруга. Значення напруги в таких мережах може досягати 260, 280, 300 і навіть 380 Вольт.
Однією з причин підвищеної напруги, як не дивно, може бути знижена напруга споживачів, які перебувають далеко від трансформаторної підстанції. У цьому випадку часто електрики навмисне підвищують вихідну напругу електричної підстанції, щоб домогтися задовільних показників струму у останніх в лінії передач споживачів. У підсумку, у перших в лінії напруга буде підвищеним. З цієї ж причини можна спостерігати підвищену напругу в дачних селищах. Тут зміна параметрів струму пов'язані з сезонністю і періодичністю споживання струму. Влітку ми спостерігаємо зростання споживання електроенергії. У цей сезон на дачах знаходиться багато людей, вони використовують велику кількість енергії, а взимку споживання струму різко падає. У вихідні дні споживання на дачних ділянках росте, а в робочі дні падає. В результаті маємо картину нерівномірного споживання енергії. В цьому випадку, якщо встановити вихідну напругу на підстанції (а вони, як правило, недостатню потужність) нормальним (220 Вольт), то влітку і в вихідні напруга різко просяде і буде зниженим. Тому електрики спочатку налаштовують трансформатор на підвищену напругу. В результаті взимку і в робочі дні напруга в селищах високу або підвищену.
Друга велика група причин появи високої напруги - це перекоси по фазах при підключенні споживачів. Часто буває так, що підключення споживачів відбувається хаотично без попереднього плану і проекту. Або в ході реалізації проекту або розвитку поселень відбувається зміна значення споживання на різних фазах лінії передач. Це може привести до того, що на одній фазі напруга буде зниженим, а на іншій фазі - підвищеним.
Третя група причин підвищеної напруги в мережі - це аварії на лініях електропередач і внутрішніх лініях. Тут слід виділити дві основні причини - обрив нуля і потрапляння струму високої напруги в звичайні мережі. Другий випадок - це рідкість, трапляється в містах в сильний вітер, ураган. Буває, що лінія харчування електротранспорту (трамвая або тролейбуса) потрапляє при обриві на лінії міських мереж. В цьому випадку в мережу може потрапити і 300, і 400 Вольт.
Тепер розглянемо, що відбувається при зникненні «нуля» у внутрішні будинкові мережі. Цей випадок буває досить часто. Якщо в одному під'їзді будинку використовується дві фази, то при пропажі нуля (наприклад, немає контакту на нулі) відбувається зміна значення напруги на різних фазах. На тій фазі, де зараз навантаження в квартирах менше, напруга буде завищеним, на другій фазі - зниженням. Причому напруга розподіляється обернено пропорційно навантаженню. Так, якщо на одній фазі навантаження саме в цей момент в 10 разів більше, ніж на інший, то ми можемо отримати на першій фазі 30 Вольт (низька напруга), а на другій фазі - 300 Вольт (висока напруга). Що призведе до згорання електричних приладів і, можливо, пожежі.
Чим небезпечний високий і підвищена напруга
Висока напруга небезпечно для електричних приладів. Значне підвищення напруги може привести до згорання приладів, їх перегріву, додаткового зносу. Особливо критичні до високої напруги електронне обладнання та електромеханічні прилади.
Є інший спосіб зниження напруги на навантаженні, але тільки для ланцюгів постійного струму. Про дивись тут.
Замість додаткового резистора використовують ланцюжок з послідовно включених, в прямому напрямку, діодів.
Весь сенс полягає в тому, що при протіканні струму через діод на ньому падає «пряму напругу» рівне, в залежності від типу діода, потужності і струму що протікає через нього - від 0,5 до 1,2 Волта.
На германієвої діод падає напруга 0,5 - 0,7 В, на кремнієвому від 0,6 до 1,2 Вольта. Виходячи з того, на скільки вольт потрібно знизити напругу на навантаженні, включають відповідну кількість діодів.
Щоб знизити напругу на 6 У необхідно приблизно включити: 6 У: 1,0 \u003d 6 штук кремнієвих діодів, 6 У: 0,6 \u003d 10 штук германієвих діодів. Найбільш популярні і доступні кремнієві діоди.
Вище наведена схема з діодами, більш громіздка в виконанні, ніж з простим резистором. Але, вихідна напруга, в схемі з діодами, стабільніше і слабо залежить від навантаження. У чому різниця між цими двома способами зниження вихідної напруги?
На Рис 1 - додатковий опір - резистор (дротове опір), Рис 2 - додатковий опір - діод.
У резистора (дротяного опору) лінійна залежність між струмом, що проходить через нього і падінням напруги на ньому. У скільки разів збільшиться струм, у стільки ж разів збільшиться і падіння напруги на резисторі.
З прикладу 1: якщо ми до лампочки підключимо паралельно ще одну, то струм в ланцюзі збільшиться, з урахуванням загального опору двох лампочок до 0,66 А. Падіння напруги на додатковому резисторі буде: 12 Ом * 0,66 А \u003d 7,92 В . На лампочках залишиться: 12 в - 7,92 в \u003d 4,08 В. Вони будуть горіти в підлогу напруження.
Зовсім інша картина буде якщо замість резистора буде ланцюжок діодів.
Залежність між струмом протікає через діод і падаючому на ньому напрузі нелінійна. Струм може збільшитися в кілька разів, падіння напруги на діоді збільшиться всього на кілька десятих вольта.
Тобто чим більше струм діода, тим (порівняно з резистором) менше збільшується його опір. Падіння напруги на діодах мало залежить від струму в ланцюзі.
Діоди в такому колі виконують роль стабілізатора напруги. Діоди необхідно підбирати по максимальному струму в ланцюзі. Максимально допустимий струм діодів повинен бути більше, ніж струм в розраховується ланцюга.
Падіння напруги на деяких діодах при струмі 0,5 А дані в таблиці. 
У ланцюгах змінного струму, як додаткового опору можна використовувати конденсатор, індуктивність, динистор або тиристор (з додаванням схеми управління).
Згідно ПУЕ для харчування переносного освітлення повинна застосовуватися напруга не вище 50 Вольт, а при роботі в особливо небезпечних і замкнутих просторах - 12 Вольт (ПУЕ 6.1.16-18). При цьому харчування повинно здійснюватися через трансформатори. Це потрібно для того, щоб виключити ураження електричним струмом. Та й не завжди вихідні параметри блоків живлення або акумуляторів дозволяють підключити гаджети або іншу електроніку. У зв'язку з усім цим ми розповімо про те, як знизити напругу постійного і змінного струму до потрібного вам значення.
Знижуємо змінну напругу
Розглянемо типові ситуації, коли потрібно опустити напруга, щоб підключити прилад, який працює від змінного струму, але напруга його живлення не відповідає звичним 220 вольт. Це може бути, як різна побутова техніка, інструмент, так і згадані вище світильники.
Підключення побутової техніки з США на 110 В до мережі 220 В
Мабуть, найчастіша ситуація виникає, коли людина купує із зарубіжних інтернет-магазинів якийсь прилад, а після його отримання визначає, що він розрахований на живлення від 110 Вольт. Перший варіант - це перемотати трансформатор живить пристрій, але більшість приладів працюють від імпульсного джерела живлення, а для підключення електроінструменту - краще взагалі обійтися без перемотування. Для цього потрібно використовувати понижуючий трансформатор. Крім цього ви можете знизити напругу в мережі за допомогою автотрансформатора або звичайного трансформатора з відводами від первинної обмотки на 110-127В - такі часто зустрічалися в радянських телевізорах та інших електроприладах.
Однак при використанні такого включення трансформатора, якщо станеться, обрив частини обмотки після відводу 110 Вольт (див. Малюнок нижче) все 220В підійдуть на прилад, і він вийде з ладу.
Якщо говорити про готових пристроях, то можна звернути увагу на автотрансформатори «ШТИЛЬ».
Важливо! При покупці трансформаторів або автотрансформаторів враховуйте номінальний струм його обмоток і потужність, яку він витримає.
Більш надійним варіантом вирішення проблеми буде знизити напругу з 220 до 110 В або з 220 до 127В за допомогою трансформатора. На ринку є безліч компаній, які продають такі вироби, в основному це тороїдальні трансформатори. Вони бувають в металевих боксах або корпусах менших розмірів з вбудованою розеткою, а також у вигляді адаптерів в пластикових корпусах.
Підіб'ємо підсумки, перерахувавши основні вимоги до трансформатора для харчування 110В приладів:
- На виході трансформатора повинно бути 110В, а на вході - 220.
- Потужність трансформатора повинна бути більше ніж потужність підключається приладу хоча б на 20%.
- Бажано захистити первинну і вторинну ланцюг за допомогою запобіжника.
- Доступ до висновків високої напруги повинен бути обмежений, а всі з'єднання ізольовані.
Знижуємо напруга для харчування низьковольтних світильників
На початку статті ми згадали про те, що переносний світильник повинен живитися від зниженої напруги. У побуті це питання буде особливо актуальним для автолюбителів при ремонті автомобіля в гаражі. Такі ж світильники використовуються і як місцеве джерело світла на верстатах (свердлильних, токарних, заточувальних та інших).
Для того щоб знизити напругу з 220 до 36В, можна використовувати трансформатори марки:
- ВЗГ 0.25 220 / 36В;
- ОСМ 0.063кВт 220/36;
- ОСЗР 0.063кВт 220 / 36В;
- Ящик із знижувальним трансформатором ЯТП-0,25 220 36В (це готове рішення в металевому корпусі для монтажу в приміщеннях, клас захисту IP54).
Для зниження напруги з 220 до 12В можна використовувати трансформатори марки:
- ОСО25 220 / 12В;
- TRS 300W AC 220 B-AC 12B (тороидальний не займає багато місця);
- 30ВА, 230 / 12В, 2,5А INDEL TSZS30 / 005M (малопотужний для установки на DIN рейку).
Зниження напруги в будинку
Поряд зі часто виникає проблема з підвищеним і зниженим напругою. Це призводить до передчасного виходу з ладу нагрівальних приладів, ламп та інших пристроїв у споживача. Припустимо вам потрібно знизити напругу з 260 до 220, значить ваш вибір - використання стабілізатора напруги. Вони бувають різних типів, найдешевший з них - релейний, по суті це автотрансформатор, в якому реле автоматично перемикають відводи від обмотки.
Якщо вам потрібно захистити конкретний прилад, наприклад, комп'ютер - використовуйте малопотужні моделі потужністю близько 1000 ВА (1 кВа), такі, як SVEN VR-L1000, його вартість 17-20 доларів. Але врахуйте, що активна вихідна потужність у них менше зазначеної повної в Вольт-Амперах. Наприклад, модель на 1 кВА, може живити навантаження до 0,3-0,4 кВт. Також дивіться на характеристики. Зазначена модель витримує до 285 Вольт, але більшість моделей впираються в 260 В.
Щоб захистити весь будинок в більшості випадків вистачить моделі RUCELF SRWII-12000-L її повна потужність 12000 ВА, а здатність навантаження по активної потужності - 10000 Вт. Він витримує вхідна напруга аж до 270В.
Більш детально дізнатися про те, як вибрати стабілізатор напруги і які бувають стабілізатори, ми розповідали в статтях:
Баластний конденсатор для живлення малопотужних пристроїв
Для живлення малопотужних пристроїв можна обійтися без трансформатора - одним конденсатором. Така схема називається бестрансфторматорний блок живлення на баластному конденсаторі. Принцип його роботи заснований на обмеженні струму за допомогою реактивного опору ємності. Нижче ви бачите варіанти її реалізації.
Розрахунок ємності баластного конденсатора для бестранформаторного харчування проводиться виходячи із споживання струму навантаженням і напруги її харчування.
Або за такою формулою, результат вони дають приблизно однаковий:
До речі, вираз під коренем в результаті при розрахунках конденсаторів для живлення пристроїв від 5-20В дає приблизно 220, або значення рівне Uвходному.
Таке джерело живлення підходить для підключення приймачів, світлодіодів, каганців, зарядки невеликих акумуляторів та інших малопотужних споживачів.
Знижуємо постійна напруга
При конструюванні електроніки часто виникає необхідність зниження напруги наявного блоку живлення. Ми також розглянемо кілька типових ситуацій.
Якщо ви працюєте з мікроконтролерами - могли помітити, що деякі з них працюють від 3 Вольт. Знайти відповідні блоки живлення буває непросто, тому можна використовувати зарядний пристрій для телефону. Тоді вам потрібно знизити його вихід з 5 до 3 Вольт (3,3). Це можна зробити, якщо опустити вихідна напруга блоку живлення шляхом заміни стабілітрона в колі зворотного зв'язку. Ви можете домогтися будь-якої напруги як підвищеного, так і зниженого - встановивши стабілітрон потрібного номіналу. Визначити його можна методом підбору, на схемі нижче він виділений червоним еліпсом.
А на платі він виглядає наступним чином:
На зарядний пристрій більш досконалої конструкції використовується регульований стабілітрон TL431, тоді регулювання можлива заміною резистора або співвідношенням пари резисторів, в залежності від схемотехніки. На схемі нижче вони позначені червоним.
Крім заміни стабілітрона на платі ЗУ, можна опустити напруга за допомогою резистора і стабілітрона - це називається параметричний стабілізатор.
Ще один варіант - встановити в розрив ланцюга ланцюжок з діодів. На кожному кремнієвому діоді впаде близько 0,6-0,7 Вольт. Так опустити напруга до потрібного рівня можна, набравши потрібну кількість діодів.
Часто виникає необхідність підключити пристрій до бортової мережі автомобіля, воно коливається від 12 до 14,3-14,7 Вольт. Щоб знизити напругу постійного струму з 12 до 9 Вольт можна використовувати лінійний стабілізатор типу L7809, а, щоб опустити з 12 до 5 Вольт - використовуйте L7805. Або їх аналоги ams1117-5.0 або ams1117-9.0 або amsr-7805-nz і подібні на будь-яке потрібне напруження. Схема підключення таких стабілізаторів зображена нижче.
Для харчування більш потужних споживачів зручно використовувати імпульсні перетворювачі для зниження і регулювання напруги від джерела живлення. Прикладом таких пристроїв є плати на LM2596, а в англомовних інтернет-магазинах їх можна знайти за запитами «DC-DC step down» або «DC-DC buck converter».
подобається ( 0 ) Не подобається( 0 )
Як зменшити вольтаж на трансформаторі.
Привіт колеги!
У цій статті я розповім вам, як з трансформатора з виходом 32 В, зробити трансформатор з виходом 12 В. Іншими словами - зменшити вольтаж трансформатора.
Для прикладу, візьму транс від китайського ч / б телевізора «Jinlipu».
Я думаю, дуже багато зустрічалися з ним або подібним.
Отже, для початку нам потрібно визначити первинну і вторинні обмотки. Щоб це зробити, потрібен звичайний омметр. Заміряємо опір на висновках трансформатора. на первинної обмотці опір більше, ніж на вторинної і становить, як правило, не менше 85 Ом.
Після того, як ми визначили ці обмотки, можна приступати до розбору трансформатора. Потрібно відділити одне від одного Ш-образні пластини. Для цього нам знадобляться деякі інструменти, а саме: круглогубці, плоскогубці, маленька отвёрточка для «підчепити» пластин, кусачки, ніж.
Щоб витягнути саму першу платівку, доведеться потрудитися, але потім інші підуть, як «по маслу». Працювати потрібно дуже обережно, так як легко можна порізатися про пластини. Саме на цьому трансформаторі нам відомо, що на виході у нього 32 В. В разі, коли ми цього не знаємо, потрібно перед розбором обов'язково заміряти напругу, щоб в подальшому ми змогли обчислити, скільки витків йде на 1 В.
Отже, приступимо до розбору. Ножем потрібно відклеїти пластини одна від одної і, за допомогою кусачок і круглогубцев, витягуємо їх з трансформатора. Ось так це виглядає:
Після того, як пластини були вилучені, потрібно зняти з обмоток пластмасовий корпус. Робимо це сміливо, так як на роботу трансформатора це ніяк не вплине.
Потім знаходимо на вторинній обмотці доступний для розмотування контакт і кусачками «відкушуємо» його від місця спайки. Далі починаємо розмотувати обмотку, при цьому обов'язково вважаємо кількість витків. Щоб дріт не заважала, її можна намотувати на лінійку або щось подібне. Так як на цьому трансформаторі на вторинній обмотці 3 виведення (два крайніх і один середній), то логічно припустити, що напруга на середньому виведення дорівнює 16В, рівно половина від 32В. Розмотує обмотку до середнього контакту, тобто до половини, і підраховуємо кількість витків, яке ми розмотали. (Якщо у трансформатора два висновки на вторинній обмотці, то розмотує «на око» до половини, вважаємо витки при цьому, потім відрізаємо розмотати дріт, зачищаємо її кінець, припаюємо назад до контакту і збираємо трансформатор, роблячи все той же, що при розбиранні, тільки в зворотному порядку. після цього потрібно знову заміряти напругу, яка у нас вийшло після зменшення витоків і вираховуємо скільки витків доводиться на 1В. обчислюємо так: припустимо у вас був трансформатор з напругою 35В. після того, як ви розмотали приблизно половину і зібрали трансформатор назад, у вас стало напруга 18В. Кількість витків, яке ви розмотали, дорівнює 105. Значить 105 витків доводиться на 17В (35В-18В \u003d 17В). звідси випливає, що на 1В припадає приблизно 6,1 витків (105/17 \u003d 6,176 ). Тепер, щоб нам зменшити напругу ще на 6В (18В-12В \u003d 6В), вам потрібно розмотати приблизно 36,6 витків (6,1 * 6 \u003d 36,6). Можна округлити цю цифру до 37. Для цього вам потрібно знову розібрати трансформатор і виконати цю «процедуру».). У нашому випадку, дійшовши до половини обмотки, у нас вийшло 106 витків. Значить ці 106 витків припадають на 16В. Обчислюємо скільки витків доводиться на 1В (106/16 \u003d 6,625) і відмотуємо ще приблизно 26,5 витків (16В-12В \u003d 4В; 4В * 6,625вітков \u003d 26,5 витків). Потім «відкушуємо» відмотати дріт, зачищаємо від лаку її кінець, залужівает і припаюємо до контакту на трансформаторі, від якого він був «відкусаними».
Тепер збираємо трансформатор так само, як і розбирали, тільки в зворотному порядку. Не переживайте, якщо у вас залишиться одна-дві пластинки, головне щоб вони дуже щільно «сиділи» Ось що повинно вийти:
Залишається заміряти напругу, яка у нас вийшло:
Вітаю вас, колеги, все вийшло відмінно!
Якщо щось не вийшло з першого разу, не турбуйтеся і не здавайтеся. Тільки проявляючи завзятість і терпіння, можна чогось навчитися. Якщо виникнуть якісь питання, залишайте їх у коментарях і я обов'язково відповім.
У наступній статті я розповім, як з цього трансформатора зробити блок живлення постійного струму на 12В.
Напруга і сила струму - дві основні величини в електриці. Крім них виділяють і ряд інших величин: заряд, напруженість магнітного поля, напруженість електричного поля, магнітна індукція та інші. Практикуючому електрику або електронщику в повсякденній роботі найчастіше доводиться оперувати саме напругою і струмом - вольт і ампер. У цій статті ми розповімо саме про напругу, про те, що це таке і як з ним працювати.
Визначення фізичної величини
Напруга це різниця потенціалів між двома точками, характеризує виконану роботу електричного поля по перенесенню заряду з першої точки до другої. Вимірюється напруга в Вольтах. Значить, напруга може бути присутнім тільки між двома точками простору. Отже, виміряти напругу в одній точці не можна.
Потенціал позначається буквою "Ф", а напруга буквою "U". Якщо виразити через різницю потенціалів, напруга дорівнює:
Якщо виразити через роботу, тоді:
де A - робота, q - заряд.
Вимірювання напруги
Напруга вимірюється за допомогою вольтметра. Щупи вольтметра підключають на дві точки напруження, між якими нас цікавить, або на висновки деталі, падіння напруги на якій ми хочемо виміряти. При цьому будь-яке підключення до схеми може впливати на її роботу. Це означає, що при додаванні паралельно елементу будь-якої навантаження струм в ланцюзі змінити і напруга на елементі змінитися за законом Ома.
висновок:
Вольтметр повинен володіти максимально високим вхідним опором, щоб при його підключенні підсумкове опір на вимірюваному ділянці залишалося практично незмінним. Опір вольтметра має прагнути до нескінченності, і чим воно більше, тим більша вірогідність показань.
На точність вимірювань (клас точності) впливає цілий ряд параметрів. Для стрілочних приладів - це і точність градуювання вимірювальної шкали, конструктивні особливості підвісу стрілки, якість і цілісність електромагнітної котушки, стан зворотних пружин, точність підбору шунта та інше.
Для цифрових приладів - в основному точність підбору резисторів в вимірювальному делителе напруги, розрядність АЦП (чим більше, тим точніше), якість вимірювальних щупів.
Для вимірювання постійної напруги за допомогою цифрового приладу (наприклад,), як правило, не має значення, чи правильно підключено щупів до вимірюваної ланцюга. Якщо ви підключите позитивний щуп до точки з більш негативним потенціалом, ніж у точки, до якої підключений негативний щуп - то на дисплеї перед результатом вимірювання з'явиться знак "-".
А ось якщо ви міряєте стрілочним приладом потрібно бути уважним, При неправильному підключенні щупів стрілка почне відхилятися в сторону нуля, упреться в обмежувач. При вимірі напруг близьких до межі вимірювань або більше вона може заклинити або погнутися, після чого про точність і подальшій роботі цього приладу годі й казати.
Для більшості вимірювань в побуті і в електроніці на аматорському рівні досить і вольтметра вбудованого в мультиметри типу DT-830 і подібних.
Чим більше вимірювані значення - тим нижче вимоги до точності, адже якщо ви вимірюєте частки вольта і у вас похибка в 0.1В - це істотно спотворить картину, а якщо ви вимірюєте сотні або тисячі вольт, то похибка і в 5 вольт не зіграє істотної ролі.
Що робити якщо напруга не підходить для живлення навантаження
Для харчування кожного конкретного пристрою або апарату потрібно подати напругу певної величини, але трапляється, так що наявний у вас джерело живлення не підходить і видає низьке або занадто висока напруга. Вирішується ця проблема різними способами, в залежності від необхідної потужності, напруги і сили струму.
Як знизити напругу опором?
Опір обмежує струм і при його протіканні падає напруга на опір (струмообмежуючі резистор). Такий спосіб дозволяє знизити напругу для живлення малопотужних пристроїв з струмами споживання в десятки, максимум сотні міліампер.
Прикладом такого харчування можна виділити включення світлодіода в мережу постійного струму 12 (наприклад, бортова мережа автомобіля до 14.7 Вольт). Тоді, якщо світлодіод розрахований на живлення від 3.3 В, струмом в 20 мА, потрібен резистор R:
R \u003d (14.7-3.3) /0.02) \u003d 570 Ом
Але резистори відрізняються за максимальною розсіюється:
P \u003d (14.7-3.3) * 0.02 \u003d 0.228 Вт
Найближчий за номіналом в більшу сторону - резистор на 0.25 Вт.
Саме розсіює потужність і накладає обмеження на такий спосіб харчування, як правило, не перевищує 5-10 Вт. Виходить, що якщо потрібно погасити велику напругу або живити таким чином навантаження могутніше, доведеться ставити кілька резисторів тому потужності одного не вистачить і її можна розподілити між кількома.
Спосіб зниження напруги резистором працює і в ланцюгах постійного струму і в ланцюгах змінного струму.
Недолік - вихідна напруга нічим нестабілізованих і при збільшенні і зниженні струму воно змінюється пропорційно номіналу резистора.
Як знизити змінну напругу дроселем або конденсатором?
Якщо мову вести тільки про змінний струм, то можна використовувати реактивний опір. Реактивний опір є тільки в ланцюгах змінного струму, це пов'язано з особливостями накопичення енергії в конденсаторах і котушках індуктивності та законами комутації.
Дросель і конденсатор в змінному струмі можуть бути використані в ролі баластного опору.
Реактивний опір дроселя (і будь-якого індуктивного елемента) залежить від частоти змінного струму (для побутової електромережі 50 Гц) і індуктивності, він розраховується за формулою:
де ω - кутова частота в рад / с, L-індуктивність, 2Пі - необхідно для перекладу кутовий частоти в звичайну, f - частота напруги в Гц.
Реактивний опір конденсатора залежить від його місткості (чим менше С, тим більше опір) і частоти струму в ланцюзі (чим більше частота, тим менше опір). Його можна розрахувати так:
Приклад використання індуктивного опір - це харчування люмінесцентних ламп освітлення, ДРЛ ламп і ДНаТ. Дросель обмежує струм через лампу, в ЛЛ і ДНаТ лампах він використовується в парі з стартером або імпульсним запалюють пристроєм (пусковий реле) для формування сплеску високої напруги включає лампу. Це пов'язано з природою і принципом роботи таких світильників.
А конденсатор використовують для живлення малопотужних пристроїв, його встановлюють послідовно з живиться ланцюгом. Такий блок живлення називається "бестрансфоматорний блок живлення з баластними (гасить) конденсатором".
Дуже часто зустрічають як обмежувача струму заряду акумуляторів (наприклад, свинцевих) в носяться ліхтарях і малопотужних радіоприймачах. Недоліки такої схеми очевидні - немає контролю рівня заряду акумулятора, їх википання, недозаряд, нестабільність напруги.
Як знизити і стабілізувати напругу постійного струму
Щоб домогтися стабільного вихідної напруги можна використовувати параметричні і лінійні стабілізатори. Часто їх роблять на вітчизняних мікросхемах типу КРЕН або зарубіжних типу L78xx, L79xx.
Лінійний перетворювач LM317 дозволяє стабілізувати будь-яке значення напруги, він регульований до 37В, ви можете зробити найпростіший регульований блок живлення на його основі.
Якщо потрібно трохи знизити напругу і стабілізувати його описані ІМС не підійдуть. Щоб вони працювали повинна бути різниця порядку 2В і більш. Для цього створені LDO (low dropout) -стабілізатори. Їх відмінність полягає в тому, що для стабілізації вихідної напруги потрібно, щоб вхідний його перевищувало на величину від 1В. Приклад такого стабілізатора AMS1117, випускається у версіях від 1.2 до 5В, найчастіше використовують версії на 5 і 3.3В, наприклад та багато іншого.
Конструкція всіх вищеописаних лінійних понижуючих стабілізаторів послідовного типу має суттєвий недолік - низький ККД. Чим більше різниця між вхідним і вихідним напругою - тим він нижчий. Він просто «спалює» зайву напругу, переводячи його в тепло, а втрати енергії рівні:
Pпотерь \u003d (Uвх-U вих) * I
Компанія AMTECH випускає ШІМ аналоги перетворювачів типу L78xx, вони працюють за принципом широтно-імпульсної модуляції і їх ККД дорівнює завжди більше 90%.
Вони просто включають і вимикають напругу з частотою до 300 кГц (пульсації мінімальні). А чинне напруга стабілізується на потрібному рівні. А схема включення аналогічна лінійним аналогам.
Як підвищити постійна напруга?
Для підвищення напруги виробляють імпульсні перетворювачі напруги. Вони можуть бути включені і за схемою підвищення (boost), і зниження (buck), і по повишающе-понижувальної (buck-boost) схемою. Давайте розглянемо декілька представників:
2. Плата на базі LM2577, працює на підвищення і зниження вихідної напруги.
3. Плата перетворювач на FP6291, підходить для зборки 5 V джерела живлення, наприклад powerbank. За допомогою коригування номіналів резисторів може перебудовуватися на інші напруги, як і будь-які інші подібні перетворювач - потрібно коригувати ланцюга зворотного зв'язку.
Тут все підписано на платі - майданчики для пайки вхідного - IN і вихідного - OUT напруги. Плати можуть мати регулювання вихідної напруги, а в деяких випадках і обмеження струму, що дозволяє зробити простий і ефективний лабораторний блок живлення. Більшість перетворювачів, як лінійних, так і імпульсних мають захист від КЗ.
Як підвищити змінну напругу?
Для коригування змінної напруги використовують два основних способи:
1. Автотрансформатор;
2. Трансформатор.
автотрансформатор - це дросель з декількома обмотками. Обмотка має відвід від певної кількості витків, так підключаючись між одним з кінців обмотки і відведенням, на кінцях обмотки ви отримуєте підвищена напруга в стільки разів, у скільки співвідноситься загальна кількість витків і кількість витків до відведення.
Промисловістю випускаються ЛАТР - лабораторні автотрансформатори, спеціальні електромеханічні пристрої для регулювання напруги. Дуже широко застосування вони знайшли в розробці електронних пристроїв і ремонті джерел живлення. Регулювання досягається за рахунок змінного щіткового контакту, до якого підключається живиться пристрій.
Недоліком таких пристроїв є відсутність гальванічної розв'язки. Це означає, що на вихідних клемах може запросто виявитися висока напруга, звідси небезпека ураження електричним струмом.
трансформатор - це класичний спосіб зміни величини напруги. Тут є гальванічна розв'язка від мережі, що підвищує безпеку таких установок. Величина напруги на вторинній обмотці залежить від напружень на первинної обмотки і коефіцієнта трансформації.
Uвт \u003d Uперв * Kтр
Окремий вид - це. Вони працюють на високих частотах в десятки і сотні кГц. Використовуються в переважній більшості імпульсних блоках харчування, наприклад:
Зарядний пристрій вашого смартфона;
Блок живлення ноутбука;
Блок живлення комп'ютера.
За рахунок роботи на великій частоті знижуються масогабаритні показники, вони в рази менше ніж у мережевих (50/60 Гц) трансформаторів, кількість витків на обмотках і, як наслідок, ціна. Перехід на імпульсні блоки живлення дозволив зменшити габарити і вага всієї сучасної електроніки, знизити її споживання за рахунок збільшення ККД (в імпульсних схемах 70-98%).
У магазинах часто зустрічаються електронні траснформатори, на їх вхід подається напруга мережі 220В, а на виході наприклад 12 В змінне високочастотне, для використання в навантаженні яка живиться від постійного струму потрібно додатково встановлювати на вихід з високошвидкісних діодів.
Всередині знаходиться імпульсний трансформатор, транзисторні ключі, драйвер, або автогенераторного схема, як зображена нижче.
Переваги - простота схеми, гальванічна розв'язка і малі розміри.
Недоліки - більшість моделей, що зустрічаються в продажу, мають зворотний зв'язок по току, це означає що без навантаження з мінімальною потужністю (вказано в специфікаціях конкретного приладу) він просто не включиться. Окремі екземпляри обладнані вже ОС по напрузі і працюють на холостому ходу без проблем.
Використовуються найчастіше для живлення 12В галогенних ламп, наприклад точкові світильники підвісної стелі.
висновок
Ми розглянули базові відомості про напругу, його вимірі, а також регулювання. Сучасна елементна база і асортимент готових блоків і перетворювачів дозволяє реалізовувати будь-які джерела живлення з необхідними вихідними характеристиками. Детальніше про кожен із способів можна написати окрему статтю, в межах цієї я постарався вмістити базові відомості, необхідні для швидкого підбору зручного для вас рішення.
