Musíte vedieť, ako znížiť napätie v obvode,aby nedošlo k poškodeniu elektrických spotrebičov. Každý vie, že dva káble sú vhodné pre domy - nula a fáza. Toto sa nazýva jednofázová sieť. Trojfázová fáza sa v súkromnom sektore a bytových domoch používa veľmi zriedka. Jednoducho to nie je potrebné, pretože všetky domáce spotrebiče sú napájané zo striedavej jednofázovej prúdovej siete. Ale v samotnej technike je potrebné vykonať transformácie - znížiť striedavé napätie, previesť ho na konštantné napätie, zmeniť amplitúdu a ďalšie charakteristiky. Je potrebné vziať do úvahy tieto body.
Zníženie napätia pomocou transformátorov
Najjednoduchší spôsob je použitietransformátor so zníženým napätím, ktorý vykonáva konverzie. Primárne vinutie obsahuje viac závitov ako sekundárne. Ak je potrebné znížiť napätie na polovicu alebo trikrát, sekundárne vinutie sa nemusí použiť. Primárne vinutie transformátora sa používa ako indukčný rozdeľovač (ak sú z neho odbočky). V domácich spotrebičoch sa používajú transformátory, z ktorých sekundárnych vinutí je odstránené napätie 5, 12 alebo 24 Voltov.
Toto sú najčastejšie používané hodnoty vmoderné domáce spotrebiče. Pred 20 - 30 rokmi bola väčšina zariadení napájaná napätím 9 voltov. A elektrónkové televízory a zosilňovače vyžadovali konštantné napätie 150 - 250 V a striedavé napätie pre vlákna 6,3 (niektoré žiarovky boli napájané z 12,6 V). Preto sekundárne vinutie transformátorov obsahovalo rovnaký počet závitov ako primárne. V modernej technológii sa invertorové napájacie zdroje používajú čoraz častejšie (ako na napájacích zdrojoch počítačov), ich konštrukcia obsahuje krokový transformátor, má veľmi malé rozmery.
Delič napätia induktora
Indukčnosť je cievka navinutá meďou(zvyčajne) drôt na kovovom alebo feromagnetickom jadre. Transformátor je typ indukčnosti. Ak urobíte kohútik zo stredu primárneho vinutia, potom medzi ním a krajnými svorkami bude rovnaké napätie. A bude sa rovnať polovici napájacieho napätia. Ale to je v prípade, že samotný transformátor je navrhnutý na prácu práve s takýmto napájacím napätím.
Môžete ale použiť viac cievok (premôžete si vziať dva príklady), zapojiť ich do série a zapojiť do AC siete. Ak poznáme hodnoty indukčností, je ľahké vypočítať pokles každej z nich:
- U (L1) = U1 * (L1 / (L1 + L2)).
- U (L2) = U1 * (L2 / (L1 + L2)).
V týchto vzorcoch L1 a L2 sú indukčnosti prvého adruhá cievka, U1 je napájacie napätie vo voltoch, U (L1) a U (L2) sú poklesy napätia na prvom a druhom induktore. Schéma takéhoto deliča sa široko používa v obvodoch meracích prístrojov.
Oddeľovač kondenzátora
Veľmi populárna schéma používaná na redukciuhodnota napájacieho zdroja. Nemožno ho použiť v jednosmerných obvodoch, pretože kondenzátor podľa Kirchhoffovej vety predstavuje v jednosmernom obvode medzeru. Inými slovami, nebude ním pretekať žiadny prúd. Ale na druhej strane, pri práci v obvode striedavého prúdu má kondenzátor reaktanciu, ktorá je schopná uhasiť napätie. Deliaci obvod je podobný obvodu opísanému vyššie, ale namiesto tlmiviek sa používajú kondenzátory. Výpočet sa vykonáva podľa nasledujúcich vzorcov:
- Reaktancia kondenzátora: X (C) = 1 / (2 * 3,14 * f * C).
- Pokles napätia na C1: U (C1) = (C2 * U) / (C1 + C2).
- Pokles napätia na C2: U (C1) = (C1 * U) / (C1 + C2).
Tu C1 a C2 sú kapacity kondenzátorov, U je napätie v napájacej sieti, f je aktuálna frekvencia.
Odporový delič
Schéma je v mnohom podobná predchádzajúcej, alepoužívajú sa pevné odpory. Metóda výpočtu takého deliča sa mierne líši od tých, ktoré sú uvedené vyššie. Obvod je možné použiť v AC aj DC obvodoch. Môžeme povedať, že je univerzálny. S jeho pomocou môžete zostaviť stupňovitý menič napätia. Pokles naprieč každým odporom sa vypočíta pomocou nasledujúcich vzorcov:
- U (R1) = (R1 * U) / (R1 + R2).
- U (R2) = (R2 * U) / (R1 + R2).
Je potrebné poznamenať jednu nuanciu: hodnota odporu záťaže by mala byť o 1-2 rády menšia ako hodnota deliacich odporov. V opačnom prípade bude presnosť výpočtu veľmi hrubá.
Praktický napájací obvod: transformátor
Ak chcete zvoliť napájací transformátor, musíte poznať niekoľko základných údajov:
- Sila pripojených spotrebiteľov.
- Hodnota napájacieho napätia.
- Hodnota požadovaného napätia v sekundárnom vinutí.
Ak chcete vypočítať počet závitov v primárnom vinutí, musíte rozdeliť 50 o plochu prierezu jadra. Sekcia sa počíta podľa vzorca:
S = 1,2 * √P1.
A výkon P1 = P2 / účinnosť. Účinnosť transformátora nikdy nebude vyššia ako 0,8 (alebo 80%). Preto sa pri výpočte berie do úvahy maximálna hodnota - 0,8.
Sekundárny výkon:
P2 = U2 * I2.
Tieto údaje sú predvolene známenebude ťažké to vypočítať. Tu je príklad, ako pomocou transformátora znížiť napätie na 12 voltov. Ale to nie je všetko: domáce spotrebiče sú napájané jednosmerným prúdom a na výstupe zo sekundárneho vinutia - striedavo. Je potrebných ešte niekoľko transformácií.
Napájací obvod: usmerňovač a filter
Ďalej nasleduje prevod AC nakonštantný. K tomu sa používajú polovodičové diódy alebo zostavy. Najjednoduchší typ usmerňovača pozostáva z jedinej diódy. Volá sa to polvlna. Ale najrozšírenejší je mostný obvod, ktorý umožňuje nielen usmerniť striedavý prúd, ale aj čo najviac sa zbaviť zvlnenia. Ale taký obvod prevodníka je stále neúplný, pretože samotné polovodičové diódy sa nemôžu zbaviť variabilnej zložky. A transformátory napätia 220 V s postupným znižovaním sú schopné prevádzať striedavé napätie na rovnakú frekvenciu, ale s nižšou hodnotou.
Elektrolytické kondenzátory sa používajú vnapájacie zdroje ako filtre. Podľa Kirchhoffovej vety je taký kondenzátor v obvode striedavého prúdu vodič a pri práci s konštantným prúdom je to medzera. Konštantná zložka preto bude prúdiť bez prekážok a premenná sa sama uzavrie, preto za tento filter neprejde. Jednoduchosť a spoľahlivosť sú charakteristické pre tieto filtre. Na vyhladenie zvlnenia je možné použiť aj odpory a tlmivky. Podobné konštrukcie sa používajú aj v automobilových generátoroch.
Stabilizácia napätia
Naučili ste sa, ako znížiť napätie vpravoúrovni. Teraz to treba stabilizovať. Na to sa používajú špeciálne prístroje - zenerové diódy, ktoré sú vyrobené z polovodičových súčiastok. Inštalujú sa na výstup jednosmerného napájacieho zdroja. Princíp činnosti je taký, že polovodič je schopný prechádzať určitým napätím, prebytok sa premieňa na teplo a uvoľňuje sa cez radiátor do atmosféry. Inými slovami, ak je výstup napájacieho zdroja 15 voltov a je nainštalovaný stabilizátor 12 V, potom preskočí presne toľko, koľko je potrebné. A rozdiel 3 V pôjde na zahriatie prvku (platí zákon zachovania energie).
záver
Úplne odlišnou konštrukciou je stabilizátorkrokové napätie, robí niekoľko prevodov. Najskôr sa sieťové napätie prevedie na konštantné napätie s vysokou frekvenciou (do 50 000 Hz). Je stabilizovaný a napájaný do pulzného transformátora. Ďalej dochádza k reverznej premene na prevádzkové napätie (sieťové napätie alebo menej). Vďaka použitiu elektronických spínačov (tyristorov) sa konštantné napätie prevádza na striedavé napätie s požadovanou frekvenciou (v sieťach našej krajiny - 50 Hz).
