Hvad er en spændingsdeler, og hvordan beregnes den?

Budgetmuligheden til at konvertere de vigtigste parametre for elektrisk strøm er spændingsdelere. En sådan enhed er let at lave på egen hånd, men for at gøre dette skal du kende formålet, applikationerne, driftsprincippet og beregningseksempler.

Formål og anvendelse

En transformer bruges til at konvertere vekselspænding, takket være hvilken en tilstrækkelig høj strømværdi kan opretholdes. Hvis det er nødvendigt at tilslutte en belastning, der bruger en lille strøm (op til hundredvis af mA) til et elektrisk kredsløb, er det ikke tilrådeligt at bruge en spændingstransformator (U).

I disse tilfælde kan du bruge den enkleste spændingsdeler (DN), hvis omkostninger er meget lavere. Efter opnåelse af den påkrævede værdi rettes U ud, og forbrugeren får strøm. Hvis det er nødvendigt, for at øge strømmen (I), skal du bruge udgangstrinnet til at øge effekten.Derudover er der divisorer og konstant U, men disse modeller bruges sjældnere end andre.

DN'er bruges ofte til at oplade forskellige enheder, hvor det er nødvendigt at opnå lavere værdier af U og strømme fra 220 V for forskellige typer batterier. Derudover er det tilrådeligt at bruge enheder til at opdele U til at skabe elektriske måleinstrumenter, computerudstyr samt laboratoriepulserede og almindelige strømforsyninger.

Funktionsprincip

En spændingsdeler (DN) er en enhed, hvor output og input U er forbundet med hinanden ved hjælp af en overførselskoefficient. Overførselskoefficienten er forholdet mellem værdierne af U ved udgangen og ved indgangen til divideren. Spændingsdelerkredsløbet er enkelt og er en kæde af to forbrugere forbundet i serie - radioelementer (modstande, kondensatorer eller induktorer). De adskiller sig med hensyn til ydeevne.

Vekselstrøm har sådanne hovedstørrelser: spænding, strøm, modstand, induktans (L) og kapacitans (C). Formler til beregning af de grundlæggende mængder af elektricitet (U, I, R, C, L), når forbrugere er forbundet i serie:

1. Modstandsværdierne lægges sammen;
2. Spændingerne tilføjer op;
3. Strømmen vil blive beregnet i henhold til Ohms lov for kredsløbssektionen: I = U / R;
4. Induktanser lægger op;
5. Kapacitans for hele kondensatorkæden: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn).

Til fremstilling af en simpel modstand DN anvendes princippet om serieforbundne modstande. Konventionelt kan ordningen opdeles i 2 skuldre. Den første skulder er den øverste og er placeret mellem indgangen og nulpunktet af DN, og den anden er den nederste, og udgangen U fjernes fra den.

Summen af ​​U på disse arme er lig med den resulterende værdi af den indkommende U. Der er lineære og ikke-lineære typer RP'er. Lineære enheder omfatter enheder med output U, som varierer lineært afhængigt af inputværdien. De bruges til at indstille den ønskede U i forskellige dele af kredsløbene. Ikke-lineære bruges i funktionelle potentiometre. Deres modstand kan være aktiv, reaktiv og kapacitiv.

Derudover kan DN også være kapacitiv. Den bruger en kæde af 2 kondensatorer, der er forbundet i serie.

Dets funktionsprincip er baseret på den reaktive komponent af modstanden af ​​kondensatorer i et strømkredsløb med en variabel komponent. Kondensatoren har ikke kun kapacitive egenskaber, men også modstand Xc. Denne modstand kaldes kapacitiv, afhænger af strømmens frekvens og bestemmes af formlen: Xc \u003d (1 / C) * w \u003d w / C, hvor w er den cykliske frekvens, C er værdien af ​​kondensatoren .

Den cykliske frekvens beregnes med formlen: w = 2 * PI * f, hvor PI = 3,1416 og f er AC-frekvensen.

Kondensator eller kapacitiv type giver dig mulighed for at modtage relativt store strømme end med resistive enheder. Det har været meget brugt i højspændingskredsløb, hvor værdien af ​​U skal reduceres flere gange. Derudover har den en væsentlig fordel - den overophedes ikke.

Den induktive type DN er baseret på princippet om elektromagnetisk induktion i strømkredsløb med en variabel komponent. Strømmen løber gennem solenoiden, hvis modstand afhænger af L og kaldes induktiv. Dens værdi er direkte proportional med frekvensen af ​​vekselstrømmen: Xl \u003d w * L, hvor L er værdien af ​​induktansen af ​​kredsløbet eller spolen.

Induktiv DN fungerer kun i kredsløb med strøm, som har en variabel komponent og har en induktiv modstand (Xl).

Fordele og ulemper

De største ulemper ved en resistiv DN er umuligheden af ​​dens anvendelse i højfrekvente kredsløb, et betydeligt spændingsfald over modstande og et fald i effekt. I nogle kredsløb er det nødvendigt at vælge modstandens effekt, da der opstår betydelig opvarmning.

I de fleste tilfælde bruger vekselstrømskredsløb DN med en aktiv belastning (resistiv), men med brug af kompensationskondensatorer forbundet parallelt med hver af modstandene. Denne tilgang giver dig mulighed for at reducere varmen, men fjerner ikke den største ulempe, som er strømtab. Fordelen er brugen i DC-kredsløb.

For at eliminere strømtab på en resistiv DN bør aktive elementer (modstande) udskiftes med kapacitive. Det kapacitive element i forhold til den resistive DN har en række fordele:

1. Det bruges i AC-kredsløb;
2. Ingen overophedning;
3. Strømtab reduceres, da kondensatoren ikke har, i modsætning til modstanden, effekt;
4. Anvendelse i højspændingskilder er mulig;
5. Høj effektivitetsfaktor (COP);
6. Mindre tab på I.

Ulempen er, at den ikke kan bruges i kredsløb med konstant U. Dette skyldes, at kondensatoren i DC kredsløb ikke har kapacitans, men kun fungerer som en kapacitans.

Induktiv DN i kredsløb med en variabel komponent har også en række fordele, men den kan også bruges i kredsløb med en konstant værdi på U.Induktoren har modstand, men på grund af induktansen er denne mulighed ikke egnet, da der er et betydeligt fald i U. De vigtigste fordele sammenlignet med den resistive type DN:

1. Anvendelse i netværk med variabel U;
2. Let opvarmning af elementerne;
3. Mindre strømtab i AC-kredsløb;
4. Relativ høj effektivitet (højere end kapacitiv);
5. Brug i højpræcisionsmåleudstyr;
6. Har en mindre fejl;
7. Belastningen forbundet med udgangen af ​​skillevæggen påvirker ikke divisionsforholdet;
8. Strømtab er mindre end for kapacitive delere.

Ulemperne omfatter følgende:

1. Brugen af ​​konstant U i strømnetværk fører til betydelige strømtab. Derudover falder spændingen kraftigt på grund af forbruget af elektrisk energi til induktansen.
2. Udgangssignalet i frekvensgang (uden brug af ensretterbro og filter) ændres.
3. Ikke anvendelig til højspændings AC-kredsløb.

Beregning af spændingsdeleren på modstande, kondensatorer og induktanser

Efter at have valgt typen af ​​spændingsdeler til beregningen, skal du bruge formlerne. Hvis beregningen er forkert, kan selve enheden, udgangstrinnet til forstærkning af strømmen og forbrugeren brænde ud. Konsekvenserne af forkerte beregninger kan være endnu værre end svigt af radiokomponenter: brand som følge af kortslutning samt elektrisk stød.

Når du beregner og samler kredsløbet, skal du nøje følge sikkerhedsreglerne, kontrollere enheden, før du tænder den for korrekt montering og ikke teste den i et fugtigt rum (sandsynligheden for elektrisk stød øges). Hovedloven brugt i beregningerne er Ohms lov for kredsløbssektionen.Dens formulering er som følger: Strømstyrken er direkte proportional med spændingen i kredsløbssektionen og omvendt proportional med modstanden af ​​denne sektion. Formelindtastningen ser sådan ud: I = U / R.

Algoritme til beregning af spændingsdeleren på modstande:

1. Samlet spænding: Upit \u003d U1 + U2, hvor U1 og U2 er U-værdierne på hver af modstandene.
2. Modstandsspændinger: U1 = I * R1 og U2 = I * R2.
3. Upit \u003d I * (R1 + R2).
4. Ingen belastningsstrøm: I = U / (R1 + R2).
5. U fald over hver af modstandene: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit og U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.

Værdierne af R1 og R2 skal være 2 gange mindre end belastningsmodstanden.

For at beregne spændingsdeleren på kondensatorer kan du bruge formlerne: U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit og U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit.

Formlerne til beregning af DN på induktanser er ens: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit og U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.

Skillebånd bruges i de fleste tilfælde med en diodebro og en zenerdiode. En zenerdiode er en halvlederenhed, der fungerer som en stabilisator U. Dioder bør vælges med en omvendt U højere end den tilladte i dette kredsløb. Zenerdioden vælges i henhold til referencebogen for den nødvendige stabiliseringsspændingsværdi. Derudover skal en modstand inkluderes i kredsløbet foran den, da uden den vil halvlederenheden brænde ud.

Lignende artikler: