Mikä on jännite, kuinka alentaa ja lisätä jännitettä

Jännite ja ampeerit ovat kaksi tärkeintä sähkön määrää. Niiden lisäksi erotetaan myös joukko muita määriä: varaus, magneettikentän voimakkuus, sähkökentän voimakkuus, magneettinen induktio ja muut. Harjoittavan sähköasentajan tai elektroniikkainsinöörin jokapäiväisessä työssä on useimmiten käytettävä jännitettä ja virtaa - volttia ja vahvistinta. Tässä artikkelissa puhumme erityisesti jännitteistä, siitä, mitä se on ja miten sen kanssa työskennellä.

Fyysisen määrän määrittäminen

Jännite on potentiaaliero kahden pisteen välillä, ominaista sähkökentän suorittamalle työlle varauksen siirtämiseksi ensimmäisestä pisteestä toiseen. Mitattu jännite volteissa. Tämä tarkoittaa, että jännitettä voi olla vain kahden avaruuspisteen välillä. Siksi on mahdotonta mitata jännitettä yhdessä pisteessä.

Potentiaali merkitään kirjaimella "F" ja jännite kirjaimella "U". Jos ilmaistaan ​​potentiaalierolla, jännite on:

U = F1-F2

Jos ilmaistaan ​​työn kautta, niin:

U = A / q,

missä A on työ, q on varaus.

Jännitteen mittaus

Jännite mitataan voltmetrillä. Voltimetrianturit kytkevät jännitteen kahteen kiinnostavaan pisteeseen tai osan liittimiin, jännitteen pudotuksen, jossa haluamme mitata. Lisäksi mikä tahansa yhteys piiriin voi vaikuttaa sen toimintaan. Tämä tarkoittaa, että kun kuorma lisätään elementin suuntaisesti, virta piirissä muuttuu ja elementin jännite muuttuu Ohmin lain mukaan.

johtopäätös:

Voltimetrillä tulisi olla suurin sisääntulovastus, jotta sen ollessa kytkettynä mitatun osan kokonaisvastus pysyy melkein muuttumattomana. Voltimetrin vastuksen pitäisi olla taipumus äärettömyyteen, ja mitä suurempi se on, sitä suurempi lukemien luotettavuus on.

Mittaustarkkuuteen (tarkkuusluokka) vaikuttavat monet parametrit. Valintamittareihin tämä sisältää mitta-asteikon asteikon tarkkuuden, nuolen jousituksen suunnitteluominaisuudet, sähkömagneettisen kelan laadun ja eheyden, paluujousien kunnon, sekoitusvalinnan tarkkuuden jne.

Digitaalisiin laitteisiin - pääasiassa vastuksen valinnan tarkkuus mittausjännitteenjakajassa, ADC: n tarkkuus (mitä tarkempi), mittausanturien laatu.

DC-jännitteen mittaamiseksi digitaalisella instrumentilla (esim. yleismittari), pääsääntöisesti anturien oikealla kytkennällä mitattuun piiriin ei ole merkitystä. Jos kytket positiivisen anturin pisteeseen, jolla on enemmän negatiivista potentiaalia kuin kohtaan, johon negatiivinen anturi on kytketty, mittaustuloksen eteen ilmestyy “-” -merkki.

Mutta jos mittaat osoitinlaitteella, sinun on oltava varovainen.Jos mittapäätä ei ole kytketty oikein, nuoli alkaa kääntyä nollaan, se lepää rajoitinta vasten. Mittaamalla jännitteitä lähellä mittausrajaa tai enemmän, se voi tukkeutua tai taipua, minkä jälkeen ei ole tarpeen puhua tämän laitteen tarkkuudesta ja lisätoiminnoista.

Suurimpaan osaan arjen ja elektroniikan mittauksia amatööritasolla mittareihin, kuten DT-830 ja vastaaviin, on rakennettu voltimetri.

Mitä suuremmat mitatut arvot, sitä pienemmät tarkkuusvaatimukset, koska jos mittaat volttia ja virhe on 0,1 V, se vääristää kuvaa merkittävästi, ja jos mittaat satoja tai tuhansia volteja, silloin 5 voltin virheellä ei ole merkittävää merkitystä.

Mitä tehdä, jos jännite ei sovellu kuorman syöttämiseen

Kunkin tietyn laitteen tai laitteen virran kytkemiseksi sinun on käytettävä tietyn suuruista jännitettä, mutta käy niin, että sinulla oleva virtalähde ei ole sopiva ja tuottaa matalan tai liian korkean jännitteen.Tämä ongelma ratkaistaan ​​monin tavoin vaaditusta tehosta, jännitteestä ja virran lujuudesta riippuen.

Kuinka alentaa jännitteen vastusta?

Resistanssi rajoittaa virtaa ja kun se virtaa, jännite putoaa vastukseen (virtarajoittava vastus). Tämän menetelmän avulla voit pienentää jännitettä pienitehoisiin laitteisiin, joiden virta on kymmeniä, enintään satoja milliampeereja.

Esimerkki tällaisesta teholähteestä on LED: n sisällyttäminen tasavirtaverkkoon 12 (esimerkiksi ajoneuvojen ajoneuvoverkko, joka on enintään 14,7 volttia). Sitten, jos LED on suunniteltu virransyöttöön 3,3 V, virralla 20 mA, tarvitset vastuksen R:

R = (14,7-3,3) / 0,02) = 570 ohmia

Mutta vastukset eroavat toisistaan ​​suurimman tehonhäviön suhteen:

P = (14,7-3,3) * 0,02 = 0,228 W

Lähin nimellisarvosta on 0,25 W vastus.

Tämän tyyppinen virtalähde rajoittaa yleensä virrankulutusta tehovastukset ei ylitä 5-10 wattia. Osoittautuu, että jos joudut maksamaan suuri jännite tai syöttämään kuorma tällä tavalla, joudut laittamaan useita vastuksia yhden voima ei riitä ja se voidaan jakaa useiden kesken.

Menetelmä jännitteen pienentämiseksi vastuksella toimii sekä tasavirta- että vaihtovirtapiireissä.

Haittapuolena on, että lähtöjännitettä ei vakauteta millään tavalla, ja kasvavalla ja vähenevällä virralla se muuttuu suhteessa vastuksen arvoon.

Kuinka vähentää vaihtojännitettä kuristimella tai kondensaattorilla?

Jos puhumme vain vaihtovirrasta, voimme käyttää reaktanssia. Reaktiivinen vastus on vain vaihtovirtapiireissä, tämä johtuu kondensaattoreiden ja induktorien energian varastoinnin ominaisuuksista ja kytkentälakeista.

Induktorikuristinta ja kondensaattoria voidaan käyttää liitäntälaitteena.

Induktorin (ja minkä tahansa induktiivisen elementin) reaktanssi riippuu vaihtovirran taajuudesta (kotitalouden sähköverkossa 50 Hz) ja induktanssista, se lasketaan kaavalla:

missä ω on kulmataajuus rad / s, L-induktanssi, 2pi tarvitaan kulmataajuuden muuttamiseksi normaaliksi, f on jännitetaajuus hertseinä.

Kondensaattorin reaktanssi riippuu sen kapasitanssista (alempi C, sitä suurempi vastus) ja virtataajuudesta piirissä (mitä suurempi taajuus, sitä alhaisempi vastus). Se voidaan laskea seuraavasti:

Esimerkki induktiivisen vastuksen käytöstä on loistelamppujen, DRL-lamppujen ja DNaT: n toimittaminen. Induktori rajoittaa lampun läpi kulkevaa virtaa, LL- ja DNT-lampuissa sitä käytetään yhdessä käynnistimen tai pulssisytytyslaitteen (käynnistysreleen) kanssa korkeajännitevirran muodostamiseksi, joka syttyy lampun. Tämä johtuu tällaisten lamppujen luonteesta ja toimintaperiaatteesta.

Kondensaattoria käytetään pienitehoisten laitteiden virtaan, se asennetaan sarjaan virtapiirin kanssa. Tällaista virtalähdettä kutsutaan "muuntajattomaksi virransyöttöksi painolastikondensaattorilla (tyhjennys)."

Hyvin usein niitä pidetään akkujen (esimerkiksi lyijyn) varauksen virranrajoitimena kannettavissa taskulampuissa ja vähän virtaa käyttävissä radioissa. Tällaisen järjestelmän haitat ovat ilmeiset - akun varaustasoa, niiden kiehumista, alijäämistä, jännitteen epävakautta ei voida hallita.

Kuinka alentaa ja vakauttaa tasajännitettä

Stabiilin lähtöjännitteen saavuttamiseksi voidaan käyttää parametrisia ja lineaarisia stabilisaattoreita. Usein ne tehdään kotimaisille mikropiirille, tyyppi KREN tai ulkomaisille tyypeille L78xx, L79xx.

LM317-lineaarimuunnin mahdollistaa minkä tahansa jännitevakauden vakauttamisen, se on säädettävissä 37 V: iin saakka, sen perusteella voidaan tehdä yksinkertaisin säännelty virtalähde.

Jos joudut pienentämään jännitettä hiukan ja vakauttamaan se, kuvatut IC-piirit eivät toimi. Jotta ne toimisivat, on oltava ero vähintään 2 V: n luokkaa. Tätä varten luodaan LDO (alhainen pudonne) -stabilointiaineita.Niiden ero on siinä, että lähtöjännitteen vakauttamiseksi on välttämätöntä, että tulojännite ylittää sen arvolla 1 V. Esimerkki tällaisesta stabilisaattorista on AMS1117, saatavana versioina 1,2-5 V, useimmiten he käyttävät esimerkiksi 5 ja 3,3 V versioita. Arduino-levyissä ja paljon muuta.

Kaikkien edellä kuvattujen peräkkäisten tyyppisten lineaaristen askelmoivien stabilisaattoreiden suunnittelulla on merkittävä haitta - alhainen hyötysuhde. Mitä suurempi tulo- ja lähtöjännitteen ero on, sitä pienempi se on. Hän yksinkertaisesti “polttaa” ylimääräisen jännitteen muuttamalla se lämmöksi, ja energiahäviö on yhtä suuri kuin:

Tappio = (Uin-Uout) * I

AMTECH-yritys tuottaa L78xx-muuntimien PWM-analogeja. Ne toimivat pulssileveysmodulaation periaatteella ja niiden hyötysuhde on aina yli 90%.

Ne vain kytkevät jännitteen päälle ja pois päältä jopa 300 kHz: n taajuudella (pulssi on minimaalinen). Ja virtajännite on vakautettu oikealla tasolla. Ja kytkentäpiiri on samanlainen kuin lineaariset analogit.

Kuinka lisätä vakiojännitettä?

Jännitteen lisäämiseksi valmista pulssijännitemuuntimet. Ne voidaan sisällyttää lisäys (lisäys) ja buck (buck) ja buck-boost (buck-boost) järjestelmään. Katsotaanpa muutamia edustajia:

1. Kortti perustuu XL6009-siruun

2. LM2577-pohjainen kortti toimii lähtöjännitteen lisäämiseksi ja vähentämiseksi.

3. FP6291: n muunninlevy soveltuu 5 V: n virtalähteen, esimerkiksi tehopankin, kokoamiseen. Säätämällä vastuksien arvoja, se voidaan virittää muihin jännitteisiin, kuten mihin tahansa vastaavaan muuntimeen - sinun täytyy säätää takaisinkytkentäpiirejä.

4. MT3608: n mukainen hallitus

Kaikki on allekirjoitettu taululla täällä - alusta tulo- - tulo- ja lähtöjännitteiden juottamiseksi. Levyt voivat säätää lähtöjännitettä ja joissain tapauksissa virtarajoja, mikä tekee mahdolliseksi yksinkertaisen ja tehokkaan laboratorion virransyötön. Useimmat muuntimet, sekä lineaariset että pulssi, ovat oikosulkusuojattuja.

Kuinka lisätä vaihtojännitettä?

Vaihtovirtajännitteen säätämiseksi käytetään kahta päämenetelmää:

1. Automaattinen muuntaja;

2. Muuntaja.

Automaattinen muuntaja - Tämä on yhden käämin induktori. Käämityksessä on hanna tietystä määrästä kierroksia, joten kytkemällä käämin toisen pään ja hanaan, käämityksen päissä saat lisääntyneen jännitteen niin monta kertaa kuin kierrosten kokonaismäärä ja kierrosten lukumäärä ennen napauttamista.

Teollisuus tuottaa LATRs - laboratorioautomuuntajia, erityisiä sähkömekaanisia laitteita jännitteen säätämiseen. He löysivät erittäin laajan sovelluksen elektronisten laitteiden kehittämiseen ja virtalähteiden korjaamiseen. Säätö saavutetaan liukuvalla harjakoskettimella, johon sähkölaite on kytketty.

Tällaisten laitteiden haittana on galvaanisen eristyksen puute. Tämä tarkoittaa, että korkea jännite voi helposti kääntyä lähtöliittimistä, mikä aiheuttaa sähköiskun vaaran.

muuntaja - Tämä on klassinen tapa muuttaa jännitteen suuruutta. Verkosta on galvaaninen eristys, mikä lisää tällaisten asennusten turvallisuutta. Toisiokäämin jännitteen suuruus riippuu ensiökäämin jännitteestä ja muuntosuhteesta.

Uvt = Uperv * Ktr

Ktr = N1 / N2

Erillinen näkymä on pulssimuuntajat. Ne toimivat korkeilla kymmenien ja satojen kHz: n taajuuksilla. Niitä käytetään valtaosassa kytkentävirtalähteitä, esimerkiksi:

• Älypuhelimen laturi;

• Kannettavan tietokoneen virtalähde;

• Tietokoneen virtalähde.

Suurilla taajuuksilla tehdyn työn takia kokonaismitat pienenevät, ne ovat monta kertaa pienemmät kuin verkon (50/60 Hz) muuntajat, käämien kääntömäärä ja tämän seurauksena hinta.Siirtyminen kytkentävirtalähteisiin antoi mahdolliseksi pienentää kaiken nykyaikaisen elektroniikan mittoja ja painoa ja vähentää sen kulutusta lisäämällä tehokkuutta (pulssipiireissä, 70-98%).

Elektroniikkamuuntajia löytyy usein myymälöistä. Niiden tuloon syötetään verkkojännite 220 V, ja esimerkiksi 12 V: n lähtö on korkeataajuinen, käytettäväksi tasavirtajännitteessä käytettävässä kuormassa, lisäksi on tarpeen asentaa lähtö diodisilta nopeista diodeista.

Sisällä on pulssimuuntaja, transistorikytkimet, ohjain tai itseoskeloiva piiri, kuten alla on esitetty.

Edut - piirin yksinkertaisuus, galvaaninen eristys ja pieni koko.

Haitat - useimmissa myytävissä malleissa on nykyinen palaute, mikä tarkoittaa, että ilman minimikuormitusta (tietyn laitteen teknisissä tiedoissa ilmoitetulla) kuormalla se yksinkertaisesti ei käynnisty. Yksittäiset tapaukset on jo varustettu jännitekäyttöjärjestelmillä ja tyhjäkäynnillä ilman ongelmia.

Niitä käytetään useimmiten 12 voltin halogeenilamppujen, esimerkiksi ripustetun kattovalon, virran kytkemiseen.

johtopäätös

Tarkastelimme perustietoja jännitteestä, sen mittauksesta ja säätämisestä. Moderni elementtipohja ja valikoima valmiita yksiköitä ja muuntimia mahdollistaa minkä tahansa virtalähteen toteuttamisen tarvittavilla lähtöominaisuuksilla. Voit kirjoittaa erillisen artikkelin yksityiskohtaisemmin jokaisesta menetelmästä, ja yritin sopia siihen perustiedot, joita tarvitaan sinulle sopivan ratkaisun nopeaan valintaa varten.