Elektrik akımının ana parametrelerini dönüştürmek için bütçe seçeneği voltaj bölücülerdir. Böyle bir cihazı kendi başınıza yapmak kolaydır, ancak bunu yapmak için amacı, uygulamaları, çalışma prensibini ve hesaplama örneklerini bilmeniz gerekir.
İçerik
Amaç ve uygulama
Yeterince yüksek bir akım değerinin korunabilmesi sayesinde alternatif voltajı dönüştürmek için bir transformatör kullanılır. Küçük bir akım (yüzlerce mA'ya kadar) tüketen bir yükü bir elektrik devresine bağlamak gerekirse, gerilim trafosu (U) kullanılması önerilmez.
Bu durumlarda, maliyeti çok daha düşük olan en basit voltaj bölücüyü (DN) kullanabilirsiniz. Gerekli değer elde edildikten sonra U doğrultulur ve tüketiciye güç verilir. Gerekirse, akımı (I) artırmak için, gücü artırmak için çıkış aşamasını kullanmanız gerekir.Ayrıca bölenler ve sabit U vardır, ancak bu modeller diğerlerinden daha az kullanılır.
DN'ler genellikle, farklı pil türleri için 220 V'tan daha düşük U değerleri ve akımlar elde etmenin gerekli olduğu çeşitli cihazları şarj etmek için kullanılır. Ek olarak, elektriksel ölçüm aletleri, bilgisayar ekipmanı ve ayrıca laboratuvar darbeli ve sıradan güç kaynakları oluşturmak için U'yu bölmek için cihazların kullanılması tavsiye edilir.
Çalışma prensibi
Gerilim bölücü (DN), çıkış ve giriş U'nun bir transfer katsayısı kullanılarak birbirine bağlandığı bir cihazdır. Aktarım katsayısı, bölücünün çıkışındaki ve girişindeki U değerlerinin oranıdır. Voltaj bölücü devresi basittir ve seri bağlı iki tüketici zinciridir - radyo elemanları (dirençler, kapasitörler veya indüktörler). Performans açısından farklılık gösterirler.
Alternatif akımın ana miktarları vardır: voltaj, akım, direnç, endüktans (L) ve kapasitans (C). Tüketiciler seri bağlandığında temel elektrik miktarlarını (U, I, R, C, L) hesaplamak için formüller:
- Direnç değerleri toplanır;
- Stresler toplanır;
- Devre bölümü için akım Ohm yasasına göre hesaplanacaktır: I = U/R;
- Endüktanslar toplanır;
- Tüm kapasitör zincirinin kapasitansı: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn).
Basit bir direnç DN'nin üretimi için seri bağlı dirençler ilkesi kullanılır. Geleneksel olarak, şema 2 omuza ayrılabilir. İlk omuz üsttekidir ve DN'nin girişi ile sıfır noktası arasında bulunur ve ikincisi alt olanıdır ve U çıkışı ondan çıkarılır.
Bu kollardaki U toplamı, gelen U'nun elde edilen değerine eşittir. Doğrusal ve doğrusal olmayan RP türleri vardır. Doğrusal cihazlar, giriş değerine bağlı olarak doğrusal olarak değişen U çıkışlı cihazları içerir. Devrelerin çeşitli bölümlerinde istenilen U'yu ayarlamak için kullanılırlar. Doğrusal olmayan, fonksiyonel potansiyometrelerde kullanılır. Dirençleri aktif, reaktif ve kapasitif olabilir.
Ayrıca, DN kapasitif de olabilir. Seri bağlı 2 kapasitör zinciri kullanır.
Çalışma prensibi, değişken bileşenli bir akım devresindeki kapasitörlerin direncinin reaktif bileşenine dayanmaktadır. Kondansatör sadece kapasitif özelliklere değil, aynı zamanda Xc direncine de sahiptir. Bu dirence kapasitif denir, akımın frekansına bağlıdır ve aşağıdaki formülle belirlenir: Xc \u003d (1 / C) * w \u003d w / C, burada w döngüsel frekanstır, C kapasitörün değeridir .
Döngüsel frekans şu formülle hesaplanır: w = 2 * PI * f, burada PI = 3.1416 ve f AC frekansıdır.
Kondansatör veya kapasitif tip, dirençli cihazlardan nispeten daha büyük akımlar almanıza izin verir. U değerinin birkaç kez düşürülmesi gereken yüksek voltajlı devrelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ek olarak, önemli bir avantajı vardır - aşırı ısınmaz.
Endüktif DN tipi, değişken bileşenli akım devrelerinde elektromanyetik indüksiyon ilkesine dayanmaktadır. Akım, direnci L'ye bağlı olan ve endüktif olarak adlandırılan solenoidden akar. Değeri, alternatif akımın frekansı ile doğru orantılıdır: Xl \u003d w * L, burada L, devre veya bobinin endüktansının değeridir.
Endüktif DN, yalnızca değişken bileşenli ve endüktif dirence (Xl) sahip akımlı devrelerde çalışır.
Avantajlar ve dezavantajlar
Dirençli bir DN'nin ana dezavantajları, yüksek frekanslı devrelerde kullanımının imkansızlığı, dirençler arasında önemli bir voltaj düşüşü ve güçte bir azalmadır. Bazı devrelerde, önemli ölçüde ısınma meydana geldiğinden dirençlerin gücünü seçmek gerekir.
Çoğu durumda, alternatif akım devreleri, aktif bir yük (dirençli) ile DN kullanır, ancak dirençlerin her birine paralel olarak bağlanmış kompanzasyon kapasitörlerinin kullanımıyla. Bu yaklaşım, ısıyı azaltmanıza izin verir, ancak güç kaybı olan ana dezavantajı ortadan kaldırmaz. Avantajı DC devrelerde kullanılmasıdır.
Dirençli bir DN'deki güç kaybını ortadan kaldırmak için aktif elemanlar (dirençler) kapasitif olanlarla değiştirilmelidir. Dirençli DN'ye göre kapasitif elemanın bir takım avantajları vardır:
- AC devrelerinde kullanılır;
- Aşırı ısınma yok;
- Kondansatörün direncin aksine gücü olmadığı için güç kaybı azalır;
- Yüksek voltajlı voltaj kaynaklarında uygulama mümkündür;
- Yüksek verimlilik faktörü (COP);
- I'de daha az kayıp.
Dezavantajı ise U sabitli devrelerde kullanılamamasıdır. Bunun nedeni DC devrelerdeki kapasitörün kapasitansı olmayıp sadece kapasitans görevi görmesidir.
Değişken bileşenli devrelerde endüktif DN'nin de bir takım avantajları vardır, ancak sabit U değerine sahip devrelerde de kullanılabilir.İndüktörün direnci vardır, ancak endüktans nedeniyle, U'da önemli bir düşüş olduğu için bu seçenek uygun değildir. Dirençli DN tipine kıyasla ana avantajlar:
- U değişkenli ağlarda uygulama;
- Elemanların hafif ısınması;
- AC devrelerinde daha az güç kaybı;
- Nispeten yüksek verimlilik (kapasitiften daha yüksek);
- Yüksek hassasiyetli ölçüm ekipmanlarında kullanım;
- Daha küçük bir hata var;
- Bölücünün çıkışına bağlanan yük bölme oranını etkilemez;
- Akım kaybı, kapasitif bölücülerinkinden daha azdır.
Dezavantajları aşağıdakileri içerir:
- Güç şebekelerinde sabit U kullanımı önemli akım kayıplarına yol açar. Ek olarak, endüktans için elektrik enerjisi tüketimi nedeniyle voltaj keskin bir şekilde düşer.
- Frekans yanıtındaki çıkış sinyali (bir doğrultucu köprüsü ve filtre kullanılmadan) değişir.
- Yüksek voltajlı AC devreleri için geçerli değildir.
Dirençler, kapasitörler ve endüktanslarda voltaj bölücünün hesaplanması
Hesaplama için gerilim bölücü tipini seçtikten sonra formülleri kullanmanız gerekir. Hesaplama yanlışsa, cihazın kendisi, akımı yükseltmek için çıkış aşaması ve tüketici yanabilir. Yanlış hesaplamaların sonuçları, radyo bileşenlerinin arızalanmasından bile daha kötü olabilir: kısa devre sonucu yangın ve elektrik çarpması.
Devreyi hesaplarken ve kurarken, güvenlik kurallarına kesinlikle uymalı, cihazı çalıştırmadan önce doğru montaj için kontrol etmeli ve nemli bir odada test etmemelisiniz (elektrik çarpması olasılığı artar). Hesaplamalarda kullanılan ana yasa, devre bölümü için Ohm yasasıdır.Formülasyonu şu şekildedir: Akım gücü, devre bölümündeki voltajla doğru orantılı ve bu bölümün direnciyle ters orantılıdır. Formül girişi şöyle görünür: I = U / R.
Dirençlerdeki voltaj bölücüyü hesaplamak için algoritma:
- Toplam voltaj: Upit \u003d U1 + U2, burada U1 ve U2, her bir dirençteki U değerleridir.
- Direnç voltajları: U1 = I * R1 ve U2 = I * R2.
- Upit \u003d I * (R1 + R2).
- Yük akımı yok: I = U / (R1 + R2).
- Dirençlerin her biri boyunca U düşüşü: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit ve U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.
R1 ve R2 değerleri yük direncinden 2 kat daha az olmalıdır.
Kondansatörler üzerinde gerilim bölücü hesaplamak için şu formülleri kullanabilirsiniz: U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit ve U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit.
Endüktanslarda DN hesaplama formülleri benzerdir: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit ve U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.
Bölücüler çoğu durumda bir diyot köprüsü ve bir zener diyot ile kullanılır. Zener diyot, dengeleyici U görevi gören yarı iletken bir cihazdır. Diyotlar, bu devrede izin verilenden daha yüksek bir ters U ile seçilmelidir. Zener diyot, gerekli stabilizasyon voltajı değeri için referans kitabına göre seçilir. Ek olarak, önündeki devreye bir direnç dahil edilmelidir, çünkü onsuz yarı iletken cihaz yanacaktır.
Benzer makaleler:
