Tùy chọn ngân sách để chuyển đổi các thông số chính của dòng điện là các bộ chia điện áp. Một thiết bị như vậy rất dễ tự chế tạo, nhưng để làm được điều này, bạn cần biết mục đích, ứng dụng, nguyên lý hoạt động và các ví dụ tính toán.
Nội dung
Mục đích và ứng dụng
Máy biến áp được sử dụng để biến đổi điện áp xoay chiều, nhờ đó giá trị dòng điện đủ cao có thể được duy trì. Nếu cần kết nối một tải tiêu thụ dòng điện nhỏ (lên đến hàng trăm mA) vào mạch điện, thì không nên sử dụng máy biến điện áp (U).
Trong những trường hợp này, bạn có thể sử dụng bộ chia điện áp (DN) đơn giản nhất, chi phí thấp hơn nhiều. Sau khi đạt giá trị cần thiết, U được nắn thẳng và cung cấp điện cho hộ tiêu thụ. Nếu cần thiết, để tăng dòng điện (I), bạn cần sử dụng giai đoạn đầu ra để tăng công suất.Ngoài ra, có những ước số và U không đổi, nhưng những mô hình này ít được sử dụng hơn những mô hình khác.
DN thường được sử dụng để sạc các thiết bị khác nhau trong đó cần đạt được giá trị thấp hơn của U và dòng điện từ 220 V đối với các loại pin khác nhau. Ngoài ra, nên sử dụng các thiết bị chia chữ U để tạo ra các dụng cụ đo điện, thiết bị máy tính, cũng như các bộ nguồn thông thường và xung trong phòng thí nghiệm.
Nguyên lý hoạt động
Bộ phân áp (DN) là một thiết bị trong đó đầu ra và đầu vào U được kết nối với nhau bằng cách sử dụng hệ số truyền. Hệ số truyền là tỷ số giữa các giá trị của U ở đầu ra và ở đầu vào của bộ chia. Mạch phân áp rất đơn giản và là một chuỗi gồm hai tiêu thụ mắc nối tiếp - các phần tử vô tuyến (điện trở, tụ điện hoặc cuộn cảm). Chúng khác nhau về hiệu suất.
Dòng điện xoay chiều có các đại lượng chính như: hiệu điện thế, cường độ dòng điện, cảm kháng, độ tự cảm (L) và điện dung (C). Công thức tính các đại lượng điện cơ bản (U, I, R, C, L) khi các hộ tiêu thụ mắc nối tiếp:
- Các giá trị điện trở cộng lại;
- Những căng thẳng cộng lại;
- Dòng điện sẽ được tính theo định luật Ôm cho đoạn mạch: I = U / R;
- Điện cảm cộng dồn;
- Điện dung của cả chuỗi tụ điện: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn).
Để sản xuất một điện trở DN đơn giản, nguyên tắc của các điện trở mắc nối tiếp được sử dụng. Thông thường, chương trình có thể được chia thành 2 vai. Vai đầu tiên là vai trên và nằm giữa đầu vào và điểm 0 của DN, và vai thứ hai là vai dưới, và đầu ra U được loại bỏ khỏi nó.
Tổng của U trên các nhánh này bằng giá trị kết quả của U. Có các loại RPBM tuyến tính và phi tuyến tính. Thiết bị tuyến tính bao gồm các thiết bị có đầu ra U, thay đổi tuyến tính tùy thuộc vào giá trị đầu vào. Chúng được sử dụng để đặt U mong muốn trong các phần khác nhau của mạch. Phi tuyến được sử dụng trong chiết áp chức năng. Điện trở của chúng có thể hoạt động, phản ứng và điện dung.
Ngoài ra, DN cũng có thể là điện dung. Nó sử dụng một chuỗi gồm 2 tụ điện mắc nối tiếp.
Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên thành phần phản kháng của điện trở các tụ điện trong mạch dòng điện có thành phần biến thiên. Tụ điện không chỉ có đặc tính điện dung mà còn có điện trở Xc. Điện trở này được gọi là điện dung, phụ thuộc vào tần số của dòng điện và được xác định theo công thức: Xc \ u003d (1 / C) * w \ u003d w / C, trong đó w là tần số tuần hoàn, C là giá trị của tụ điện .
Tần số tuần hoàn được tính theo công thức: w = 2 * PI * f, trong đó PI = 3,1416 và f là tần số AC.
Loại tụ điện, hoặc điện dung, cho phép bạn nhận dòng điện tương đối lớn hơn so với các thiết bị điện trở. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện cao áp, trong đó giá trị của U phải giảm vài lần. Ngoài ra, nó có một lợi thế đáng kể - nó không quá nóng.
Loại DN cảm ứng dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ trong mạch dòng điện có thành phần biến thiên. Dòng điện chạy qua điện từ, điện trở của nó phụ thuộc vào L và được gọi là cảm ứng. Giá trị của nó tỷ lệ thuận với tần số của dòng điện xoay chiều: Xl \ u003d w * L, trong đó L là độ tự cảm của đoạn mạch hoặc cuộn dây.
DN cảm ứng chỉ hoạt động trong mạch có dòng điện có thành phần thay đổi được và có điện trở cảm ứng (Xl).
Ưu điểm và nhược điểm
Những nhược điểm chính của DN điện trở là không thể sử dụng nó trong các mạch tần số cao, giảm điện áp đáng kể trên các điện trở và giảm công suất. Trong một số mạch, cần phải chọn công suất của các điện trở, vì xảy ra hiện tượng nóng lên đáng kể.
Trong hầu hết các trường hợp, mạch điện xoay chiều sử dụng DN với tải hoạt động (điện trở), nhưng với việc sử dụng tụ bù được kết nối song song với mỗi điện trở. Cách làm này cho phép bạn giảm nhiệt, nhưng không loại bỏ được nhược điểm chính là tốn điện. Ưu điểm là sử dụng trong mạch DC.
Để loại bỏ tổn thất công suất trên DN điện trở, các phần tử hoạt động (điện trở) nên được thay thế bằng phần tử điện dung. Phần tử điện dung so với DN điện trở có một số ưu điểm:
- Nó được sử dụng trong các mạch điện xoay chiều;
- Không quá nóng;
- Giảm tổn thất điện năng, vì không có tụ điện, không giống như điện trở, công suất;
- Có thể ứng dụng trong các nguồn điện áp cao;
- Hệ số hiệu quả cao (COP);
- Tôi bớt mất mát hơn.
Nhược điểm là không sử dụng được trong mạch có U. Điều này là do tụ điện trong mạch điện một chiều không có điện dung mà chỉ đóng vai trò là điện dung.
DN cảm ứng trong mạch có thành phần thay đổi cũng có một số ưu điểm, nhưng nó cũng có thể được sử dụng trong mạch có giá trị U không đổi.Cuộn cảm có điện trở, nhưng do điện cảm, tùy chọn này không phù hợp, vì có sự sụt giảm đáng kể trong U. Ưu điểm chính so với loại điện trở của DN:
- Ứng dụng trong các mạng có U thay đổi được;
- Sưởi ấm nhẹ của các yếu tố;
- Ít tổn thất điện năng trong mạch xoay chiều;
- Hiệu quả tương đối cao (cao hơn điện dung);
- Sử dụng trong các thiết bị đo lường có độ chính xác cao;
- Có một lỗi nhỏ hơn;
- Tải kết nối với đầu ra của bộ chia không ảnh hưởng đến tỷ lệ phân chia;
- Suy hao hiện tại ít hơn so với tổn thất điện dung.
Những bất lợi bao gồm những điều sau:
- Việc sử dụng U không đổi trong mạng điện dẫn đến tổn thất dòng điện đáng kể. Ngoài ra, hiệu điện thế giảm mạnh do tiêu tốn năng lượng điện cho phần cảm.
- Tín hiệu đầu ra trong đáp ứng tần số (không sử dụng cầu chỉnh lưu và bộ lọc) thay đổi.
- Không áp dụng cho mạch điện xoay chiều cao áp.
Tính công suất phân áp trên điện trở, tụ điện và cuộn cảm.
Sau khi chọn loại bộ chia điện áp để tính toán, bạn cần sử dụng các công thức. Nếu tính toán không chính xác, bản thân thiết bị, tầng đầu ra để khuếch đại dòng điện, và người tiêu dùng có thể bị kiệt sức. Hậu quả của việc tính toán sai thậm chí có thể tồi tệ hơn sự cố của các bộ phận vô tuyến: cháy do đoản mạch, cũng như điện giật.
Khi tính toán và lắp ráp mạch điện phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc an toàn, kiểm tra thiết bị trước khi bật máy để lắp ráp chính xác và không thử nghiệm trong phòng ẩm ướt (khả năng điện giật tăng cao). Định luật chính được sử dụng trong các tính toán là định luật Ôm cho phần mạch.Công thức của nó như sau: cường độ dòng điện tỷ lệ thuận với hiệu điện thế trong đoạn mạch và tỷ lệ nghịch với điện trở của đoạn này. Mục nhập công thức có dạng như sau: I = U / R.
Thuật toán tính toán phân áp trên điện trở:
- Tổng điện áp: Upit \ u003d U1 + U2, trong đó U1 và U2 là các giá trị U \ u200b \ u200bon cho mỗi điện trở.
- Các hiệu điện thế: U1 = I * R1 và U2 = I * R2.
- Nâng cấp \ u003d I * (R1 + R2).
- Dòng không tải: I = U / (R1 + R2).
- U thả trên mỗi điện trở: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit và U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.
Giá trị của R1 và R2 phải nhỏ hơn điện trở tải 2 lần.
Để tính toán phân áp trên tụ, bạn có thể sử dụng các công thức: U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit và U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit.
Các công thức tính DN trên độ tự cảm tương tự: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit và U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.
Bộ chia được sử dụng trong hầu hết các trường hợp với một cầu diode và một diode zener. Điốt zener là một linh kiện bán dẫn hoạt động như một bộ ổn định U. Điốt nên được chọn có U ngược cao hơn mức cho phép trong mạch này. Diode zener được chọn theo sách tham khảo cho giá trị điện áp ổn định yêu cầu. Ngoài ra, một điện trở phải được bao gồm trong mạch phía trước của nó, vì nếu không có nó, linh kiện bán dẫn sẽ bị cháy.
Các bài tương tự:
