אפשרות התקציב להמרת הפרמטרים העיקריים של זרם חשמלי הם מחלקי מתח. קל לעשות מכשיר כזה בעצמך, אבל כדי לעשות זאת, אתה צריך לדעת את המטרה, היישומים, עקרון הפעולה ודוגמאות חישוב.
מטרה ויישום
שנאי משמש להמרת מתח חילופין, שבזכותו ניתן לשמור על ערך זרם גבוה מספיק. אם יש צורך לחבר עומס שצורך זרם קטן (עד מאות mA) למעגל חשמלי, אזי השימוש בשנאי מתח (U) אינו רצוי.
במקרים אלה, אתה יכול להשתמש במחלק המתח הפשוט ביותר (DN), שעלותו נמוכה בהרבה. לאחר קבלת הערך הנדרש, יושר U ומספק חשמל לצרכן. במידת הצורך, כדי להגדיל את הזרם (I), אתה צריך להשתמש בשלב הפלט כדי להגדיל את ההספק.בנוסף, יש מחלקים ו-U קבוע, אבל מודלים אלה משמשים לעתים רחוקות יותר מאחרים.
DNs משמשים לעתים קרובות לטעינת מכשירים שונים שבהם יש צורך להשיג ערכים נמוכים יותר של U וזרמים מ-220 V עבור סוגים שונים של סוללות. בנוסף, רצוי להשתמש במכשירים לחלוקת U ליצירת מכשירי מדידה חשמליים, ציוד מחשבים וכן ספקי כוח מעבדתיים ורגילים.
עקרון הפעולה
מחלק מתח (DN) הוא התקן שבו הפלט והקלט U מחוברים זה לזה באמצעות מקדם העברה. מקדם ההעברה הוא היחס בין ערכי U במוצא ובכניסה של המחלק. מעגל מחלק המתח הוא פשוט והוא שרשרת של שני צרכנים המחוברים בסדרה - אלמנטים רדיו (נגדים, קבלים או משרנים). הם שונים מבחינת ביצועים.
לזרם חילופין יש כמויות עיקריות כאלה: מתח, זרם, התנגדות, השראות (L) וקיבול (C). נוסחאות לחישוב הכמויות הבסיסיות של חשמל (U, I, R, C, L) כאשר צרכנים מחוברים בסדרה:
- ערכי ההתנגדות מסתכמים;
- הלחצים מסתכמים;
- הזרם יחושב לפי חוק אוהם עבור קטע המעגל: I = U / R;
- השראות מסתכמות;
- קיבול של כל שרשרת הקבלים: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn).
לייצור נגד פשוט DN, העיקרון של נגדים מחוברים בסדרה משמש. באופן קונבנציונלי, ניתן לחלק את התוכנית ל-2 כתפיים. הכתף הראשונה היא העליונה וממוקמת בין הקלט לנקודת האפס של ה-DN, והשנייה היא התחתונה, והפלט U מוסר ממנה.
סכום ה-U בזרועות אלו שווה לערך המתקבל של ה-U הנכנס. ישנם סוגים ליניאריים ולא ליניאריים של RPs. התקנים ליניאריים כוללים התקנים עם פלט U, המשתנה באופן ליניארי בהתאם לערך הקלט. הם משמשים להגדרת ה-U הרצוי בחלקים שונים של המעגלים. לא ליניארי משמשים בפוטנציומטרים פונקציונליים. ההתנגדות שלהם יכולה להיות אקטיבית, תגובתית וקיבולית.
בנוסף, DN יכול להיות גם קיבולי. הוא משתמש בשרשרת של 2 קבלים המחוברים בסדרה.
עקרון הפעולה שלו מבוסס על המרכיב התגובתי של ההתנגדות של קבלים במעגל זרם עם רכיב משתנה. לקבל יש לא רק מאפיינים קיבוליים, אלא גם התנגדות Xc. התנגדות זו נקראת קיבולית, תלויה בתדירות הזרם והיא נקבעת על ידי הנוסחה: Xc \u003d (1 / C) * w \u003d w / C, כאשר w הוא התדר המחזורי, C הוא ערך הקבל .
התדר המחזורי מחושב לפי הנוסחה: w = 2 * PI * f, כאשר PI = 3.1416 ו- f הוא תדר AC.
סוג קבל, או קיבולי, מאפשר לך לקבל זרמים גדולים יחסית מאשר בהתקנים התנגדות. נעשה בו שימוש נרחב במעגלי מתח גבוה, שבהם יש להפחית את הערך של U מספר פעמים. בנוסף, יש לו יתרון משמעותי - הוא אינו מתחמם יתר על המידה.
הסוג האינדוקטיבי של DN מבוסס על העיקרון של אינדוקציה אלקטרומגנטית במעגלי זרם עם רכיב משתנה. הזרם זורם דרך הסולנואיד, שהתנגדותו תלויה ב-L ונקראת אינדוקטיבית. הערך שלו הוא פרופורציונלי ישר לתדר של זרם החילופין: Xl \u003d w * L, כאשר L הוא הערך של השראות של המעגל או הסליל.
DN אינדוקטיבי עובד רק במעגלים עם זרם, שיש לו רכיב משתנה, ובעל התנגדות אינדוקטיבית (Xl).
יתרונות וחסרונות
החסרונות העיקריים של DN התנגדות הם חוסר האפשרות להשתמש בו במעגלים בתדר גבוה, ירידת מתח משמעותית על פני נגדים וירידה בהספק. במעגלים מסוימים, יש צורך לבחור את כוח ההתנגדות, מכיוון שמתרחש חימום משמעותי.
ברוב המקרים, מעגלי זרם חילופין משתמשים ב-DN עם עומס פעיל (התנגדות), אך עם שימוש בקבלי פיצוי המחוברים במקביל לכל אחד מהנגדים. גישה זו מאפשרת להפחית את החום, אך אינה מסירה את החיסרון העיקרי, שהוא אובדן חשמל. היתרון הוא השימוש במעגלי DC.
כדי למנוע אובדן חשמל ב-DN התנגדות, יש להחליף אלמנטים פעילים (נגדים) בקיבוליים. לאלמנט הקיבולי ביחס ל-DN ההתנגדות יש מספר יתרונות:
- הוא משמש במעגלי AC;
- אין התחממות יתר;
- אובדן הכוח מצטמצם, מכיוון שלקבל אין, בניגוד לנגד, כוח;
- יישום במקורות מתח גבוה אפשרי;
- גורם יעילות גבוה (COP);
- פחות הפסד על I.
החיסרון הוא שלא ניתן להשתמש בו במעגלים עם U קבוע. זאת בשל העובדה שלקבל במעגלי DC אין קיבול, אלא פועל רק כקיבול.
ל-DN אינדוקטיבי במעגלים עם רכיב משתנה יש גם מספר יתרונות, אך ניתן להשתמש בו גם במעגלים בעלי ערך קבוע של U.למשרן יש התנגדות, אך בשל השראות, אפשרות זו אינה מתאימה, שכן ישנה ירידה משמעותית ב-U. היתרונות העיקריים בהשוואה לסוג ההתנגדות של DN:
- יישום ברשתות עם משתנה U;
- חימום קל של האלמנטים;
- פחות אובדן חשמל במעגלי AC;
- יעילות גבוהה יחסית (גבוהה מקיבולית);
- שימוש בציוד מדידה בעל דיוק גבוה;
- יש שגיאה קטנה יותר;
- העומס המחובר לפלט של המחלק אינו משפיע על יחס החלוקה;
- הפסד זרם קטן מזה של מחלקים קיבוליים.
החסרונות כוללים את הדברים הבאים:
- השימוש ב-U קבוע ברשתות חשמל מוביל להפסדי זרם משמעותיים. בנוסף, המתח יורד בחדות עקב צריכת אנרגיה חשמלית עבור השראות.
- אות המוצא בתגובת התדר (ללא שימוש בגשר מיישר ומסנן) משתנה.
- לא ישים למעגלי AC מתח גבוה.
חישוב מחלק המתח על נגדים, קבלים ושראות
לאחר בחירת סוג מחלק המתח לחישוב, עליך להשתמש בנוסחאות. אם החישוב שגוי, המכשיר עצמו, שלב הפלט להגברת הזרם והצרכן עלולים לשרוף. ההשלכות של חישובים שגויים עלולות להיות אפילו יותר גרועות מהכשל של רכיבי רדיו: שריפה כתוצאה מקצר חשמלי, כמו גם התחשמלות.
בעת חישוב והרכבת המעגל, עליך להקפיד על כללי הבטיחות, לבדוק את המכשיר לפני הפעלתו להרכבה נכונה ולא לבדוק אותו בחדר לח (הסבירות להתחשמלות עולה). החוק העיקרי המשמש בחישובים הוא חוק אוהם לקטע המעגל.הניסוח שלו הוא כדלקמן: חוזק הזרם הוא פרופורציונלי ישר למתח בקטע המעגל ובפרופורציונלי הפוך להתנגדות של קטע זה. ערך הנוסחה נראה כך: I = U / R.
אלגוריתם לחישוב מחלק המתח על נגדים:
- מתח כולל: Upit \u003d U1 + U2, כאשר U1 ו-U2 הם ערכי U בכל אחד מהנגדים.
- מתחי נגד: U1 = I * R1 ו-U2 = I * R2.
- Upit \u003d I * (R1 + R2).
- זרם ללא עומס: I = U / (R1 + R2).
- U טיפה על פני כל אחד מהנגדים: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit ו-U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.
הערכים של R1 ו-R2 צריכים להיות פי 2 פחות מהתנגדות העומס.
כדי לחשב את מחלק המתח על קבלים, אתה יכול להשתמש בנוסחאות: U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit ו-U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit.
הנוסחאות לחישוב DN על השראות דומות: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit ו-U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.
מחלקים משמשים ברוב המקרים עם גשר דיודה ודיודת זנר. דיודת זנר היא התקן מוליכים למחצה שפועל כמייצב U. יש לבחור דיודות עם U הפוך גבוה מזה המותר במעגל זה. דיודת הזנר נבחרת על פי ספר העיון עבור ערך מתח הייצוב הנדרש. בנוסף, יש לכלול נגד במעגל שלפניו, שכן בלעדיו התקן המוליך למחצה יישרף.
מאמרים דומים:
