kategorier: Utvalgte artikler » Begynnerelektrikere
Antall visninger: 56510
Kommentarer til artikkelen: 3
Hva er spenning, hvordan senke og øke spenningen
Spenning og strømstyrke er to hovedmengder i elektrisitet. I tillegg til dem skilles det også i en rekke andre mengder: ladning, magnetfeltstyrke, elektrisk feltstyrke, magnetisk induksjon og andre. En praktiserende elektriker eller elektronisk ingeniør i hverdagen må ofte operere med spenning og strøm - volt og ampere. I denne artikkelen vil vi snakke spesifikt om spenning, om hva det er og hvordan man kan jobbe med den.
Bestemmelse av fysisk mengde
Spenning er potensialforskjellen mellom to punkter, karakteriserer arbeidet som utføres av det elektriske feltet for å overføre ladning fra det første punktet til det andre. Målt spenning i volt. Dette betyr at spenning bare kan være til stede mellom to punkter i rommet. Derfor er det umulig å måle spenningen på et tidspunkt.
Potensialet er indikert med bokstaven "F", og spenningen med bokstaven "U". Hvis uttrykt i potensialforskjellen, er spenningen:
U = F1-F2
Hvis det kommer til uttrykk gjennom arbeid, så:
U = A / q,
der A er arbeid, er q lading.
Spenningsmåling
Spenning måles med et voltmeter. Voltmeterproberne kobler spenning til to punkter som vi er interessert i, eller til terminalene til delen, spenningsfallet som vi ønsker å måle. Dessuten kan enhver forbindelse til kretsen påvirke driften. Dette betyr at når en last legges parallelt med et element, endres strømmen i kretsen og spenningen på elementet endres i henhold til Ohms lov.
konklusjon:
Voltmeteret skal ha den høyeste inngangsmotstanden, slik at når den er tilkoblet, forblir den totale motstanden i den målte delen nesten uendret. Voltmeterets motstand bør være tilbøyelig til uendelig, og jo større den er, desto større er påliteligheten til avlesningene.
Målenøyaktigheten (nøyaktighetsklasse) påvirkes av et antall parametere. For måleinstrumenter inkluderer dette nøyaktigheten av graderingen av måleskalaen, designfunksjonene til pilopphenget, kvaliteten og integriteten til den elektromagnetiske spolen, tilstanden til returfjærene, nøyaktigheten til shuntvalget, etc.
For digitale enheter - hovedsakelig nøyaktigheten til valg av motstander i målespenningsdeleren, oppløsningen til ADC (jo mer, desto mer nøyaktig), kvaliteten på måleprobene.
For å måle likespenning med et digitalt instrument (f.eks. multimeter), som regel, betyr ikke riktig tilkobling av sonder til den målte krets. Hvis du kobler en positiv sonde til et punkt med et mer negativt potensiale enn det punktet som en negativ sonde er koblet til, vil et "-" tegn vises foran måleresultatet.
Men hvis du måler med en pekerenhet, må du være forsiktig. Hvis sonderne ikke er koblet riktig, vil pilen begynne å avvike mot null, vil den hvile mot begrenseren. Når du måler spenninger i nærheten av målegrensen eller mer, kan den fastklemme eller bøye, hvoretter det ikke er nødvendig å snakke om nøyaktigheten og den videre driften av denne enheten.
For de fleste målinger i hverdagen og i elektronikk på amatørnivå er nok et voltmeter innebygd i multimeter som DT-830 og lignende.
Jo større de målte verdiene er, jo lavere er nøyaktighetskravene, fordi hvis du måler volt og du har en feil på 0,1V, vil dette forvrenge bildet betydelig, og hvis du måler hundrevis eller tusenvis av volt, vil ikke en feil på 5 volt spille noen vesentlig rolle.
Hva gjør du hvis spenningen ikke er egnet til å tilføre lasten
For å drive hver spesiell enhet eller enhet må du bruke en spenning med en viss verdi, men det hender at strømkilden du har ikke er egnet og produserer en lav eller for høy spenning.Dette problemet løses på forskjellige måter, avhengig av ønsket kraft, spenning og strømstyrke.
Hvordan senke spenningsmotstanden?
Motstand begrenser strømmen og når den flyter, faller spenningen til motstanden (strømbegrensende motstand). Denne metoden lar deg senke spenningen til strømforsyninger med lav effekt med strømmer på titalls, maksimalt hundrevis av milliampere.
Et eksempel på en slik strømforsyning er inkludering av en LED i et likestrømnettverk 12 (for eksempel et kjøretøynettverk ombord på opptil 14,7 volt). Hvis lysdioden er designet for å bli drevet fra 3,3 V, med en strøm på 20 mA, trenger du en motstand R:
R = (14,7-3,3) / 0,02) = 570 Ohm
Men motstander er forskjellige i maksimal effektdissipasjon:
P = (14,7-3,3) * 0,02 = 0,228 W
Den nærmeste til pålydende er en 0,25 W motstand.
Det er kraftspredningen som vanligvis begrenser denne typen strømforsyning kraftmotstander overskrider ikke 5-10 watt. Det viser seg at hvis du trenger å betale ned en stor spenning eller strømme belastningen på denne måten, vil du måtte sette flere motstander som kraften til en er ikke nok, og den kan fordeles på flere.
En metode for å redusere spenning med en motstand fungerer i både likestrøms- og vekselstrømskretser.
Ulempen er at utgangsspenningen ikke er stabilisert på noen måte og med økende og synkende strøm endrer den seg i forhold til verdien av motstanden.
Hvordan redusere vekslingsspenning med en choke eller kondensator?
Hvis vi bare snakker om vekselstrøm, kan vi bruke reaktans. Reaktiv motstand er bare i vekselstrømskretser, dette skyldes funksjonene til energilagring i kondensatorer og induktorer og koblingslover.
Spole og kondensator kan brukes som ballast.
Induktorens (og ethvert induktivt element) reaktans avhenger av frekvensen av vekselstrømmen (for et elektrisk husholdningsnettverk på 50 Hz) og induktansen, beregnes det med formelen:
hvor ω er vinkelfrekvensen i rad / s, L-induktans, 2pi er nødvendig for å konvertere vinkelfrekvensen til normal, f er spenningsfrekvensen i Hz.
Reaktansen til en kondensator avhenger av dens kapasitans (lavere C, jo større er motstanden) og frekvensen av strømmen i kretsen (jo høyere frekvens, desto lavere er motstanden). Det kan beregnes som følger:
Et eksempel på bruk av induktiv motstand er tilførselen av lysrør, DRL-lamper og DNaT. Induktoren begrenser strømmen gjennom lampen, i LL- og DNT-lamper brukes den i forbindelse med en startmotor eller en pulsert tenningsinnretning (startrelé) for å danne en høyspenningsbølge som slår på lampen. Dette skyldes arten og prinsippet om drift av slike lamper.
En kondensator brukes til å drive strømforsyningsenheter, den er installert i serie med strømkretsen. En slik strømforsyning kalles en "transformatorløs strømforsyning med en forkobling (blinding) kondensator."
Svært ofte blir de funnet som en strømbegrenser for lading av batterier (for eksempel bly) i bærbare lommelykter og laveffektradioer. Ulempene med et slikt opplegg er åpenbare - det er ingen kontroll over batteriets ladenivå, deres avkoking, underlading, spenningsinstabilitet.
Hvordan senke og stabilisere likespenning
For å oppnå en stabil utgangsspenning, kan parametriske og lineære stabilisatorer brukes. Ofte er de laget på innenlandsk mikrokrets type KREN eller fremmed type L78xx, L79xx.
Den lineære omformeren LM317 lar deg stabilisere hvilken som helst spenningsverdi, den er justerbar opp til 37V, du kan lage den enkleste regulerte strømforsyningen basert på den.
Hvis du trenger å redusere spenningen litt og stabilisere den, vil de beskrevne IC-ene ikke fungere. For at de skal fungere, må det være en forskjell i størrelsesorden 2V eller mer. For dette opprettes LDO (lite frafall) stabilisatorer.Forskjellen deres ligger i det faktum at for å stabilisere utgangsspenningen, er det nødvendig at inngangsspenningen overskrider den med en verdi på 1V. Et eksempel på en slik stabilisator er AMS1117, tilgjengelig i versjoner fra 1,2 til 5V, oftest bruker de versjoner av 5 og 3.3V, for eksempel i Arduino-tavler og mye mer.
Utformingen av alle de ovenfor beskrevne lineære nedtrappingsstabilisatorer av en sekvensiell type har en betydelig ulempe - lav effektivitet. Jo større forskjell mellom inngangs- og utgangsspenningen er, jo lavere er den. Han "brenner" overskuddsspenningen, oversetter den til varme, og energitapet er lik:
Tap = (Uin-Uout) * I
AMTECH-selskapet produserer PWM-analoger av L78xx-omformere, de arbeider etter prinsippet om pulsbreddemodulering, og deres effektivitet er alltid mer enn 90%.
De slår ganske enkelt av og på spenningen med en frekvens på opptil 300 kHz (krusningen er minimal). Og strømspenningen er stabilisert på riktig nivå. Og byttekretsen ligner lineære analoger.
Hvordan øke konstant spenning?
For å øke spenningen produseres pulsspenningsomformere. De kan inkluderes i boost (boost) og buck (buck) og buck boost (buck-boost) ordning. La oss se på noen få representanter:
1. Board basert på XL6009-brikken
2. Brettet basert på LM2577 jobber for å øke og redusere utgangsspenningen.
3. Konverteringskortet på FP6291 er egnet for montering av en 5 V strømforsyning, for eksempel en kraftbank. Ved å justere motstandenes verdier, kan den stilles inn på andre spenninger, som alle andre lignende omformere - du må justere tilbakemeldingskretsene.
4. Styret er basert på MT3608
Alt er signert på tavlen her - plattformen for lodding av inngangen - IN og utgang - OUT spenninger. Platene kan ha en justering av utgangsspenningen, og i noen tilfeller strømgrenser, noe som gjør det mulig å lage en enkel og effektiv laboratoriekraftforsyning. De fleste omformere, både lineær og puls, er kortslutningssikre.
Hvordan øke vekslingsspenningen?
For å justere vekselstrømspenningen brukes to hovedmetoder:
1. Auto transformator;
2. Transformatoren.
Auto transformator - Dette er en enkelt svingete induktor. Viklingen har et trykk fra et visst antall svinger, så ved å koble mellom en av endene på viklingen og et trykk, i endene av viklingen får du en økt spenning så mange ganger som det totale antall svinger og antall svinger før du tapper.
Industri produserer LATR-er - laboratorie-autotransformatorer, spesielle elektromekaniske enheter for spenningsregulering. De fant veldig bred anvendelse i utviklingen av elektroniske enheter og reparasjon av strømforsyninger. Justering oppnås gjennom en glidebørste-kontakt som den drevne enheten er koblet til.
Ulempen med slike innretninger er mangelen på galvanisk isolasjon. Dette betyr at høyspenning lett kan slå ut på utgangsterminalene, derav faren for elektrisk støt.
transformator Er en klassisk måte å endre størrelsen på en spenning. Det er galvanisk isolasjon fra nettverket, noe som øker sikkerheten til slike installasjoner. Størrelsen på spenningen på sekundærviklingen avhenger av spenningen på primærviklingen og transformasjonsforholdet.
Uvt = Uperv * Ktr
Ktr = N1 / N2
Et eget syn er puls transformatorer. De opererer med høye frekvenser på titalls og hundrevis av kHz. De brukes i de aller fleste strømforsyninger, for eksempel:
-
Lader av smarttelefonen;
-
Bærbar datamaskin strømforsyning;
-
Datamaskin strømforsyning.
På grunn av arbeidet med høy frekvens reduseres de generelle dimensjonene, de er mange ganger mindre enn for nettverk (50/60 Hz) transformatorer, antall svinger på viklingene og som et resultat prisen.Overgangen til å bytte strømforsyninger gjorde det mulig å redusere dimensjonene og vekten til all moderne elektronikk og redusere forbruket ved å øke effektiviteten (i pulskretser, 70-98%).
Elektroniske transformatorer blir ofte funnet i butikkene. En nettverksspenning på 220 V påføres deres inngang, og en utgang på 12 V, for eksempel, er høyfrekvent, for bruk i en belastning som drives av DC, er det nødvendig å installere en utgang i tillegg diodebrygge fra høyhastighetsdioder.
På innsiden er en pulstransformator, transistorbrytere, driver eller selvsvingende krets, som vist nedenfor.
Fordeler - enkelhet i kretsen, galvanisk isolasjon og liten størrelse.
Ulemper - de fleste av modellene som er i salg har nåværende tilbakemeldinger, noe som betyr at uten belastning med en minimumseffekt (angitt i spesifikasjonene til en bestemt enhet) vil den ganske enkelt ikke slå på. Enkelte forekomster er allerede utstyrt med spenningsoperativsystemer og går på tomgang uten problemer.
De brukes ofte til å drive 12V halogenlamper, for eksempel spotlights i himling.
konklusjon
Vi så på grunnleggende informasjon om spenning, måling og justering. En moderne elementbase og et utvalg ferdige enheter og omformere gjør at du kan implementere hvilken som helst strømforsyning med de nødvendige utgangskarakteristikkene. Du kan skrive en egen artikkel mer detaljert om hver av metodene. Innenfor dette prøvde jeg å passe til den grunnleggende informasjonen som er nødvendig for raskt å velge en løsning som er praktisk for deg.
Se også på elektrohomepro.com
: