Apakah voltan, bagaimana untuk menurunkan dan meningkatkan voltan

Voltan dan amperaj adalah dua kuantiti utama dalam elektrik. Sebagai tambahan kepada mereka, sejumlah kuantiti lain juga dibezakan: caj, kekuatan medan magnet, kekuatan medan elektrik, induksi magnetik dan lain-lain. Seorang jurutera kejuruteraan elektrik atau elektronik dalam kerja seharian yang paling kerap perlu beroperasi dengan Voltan dan Amps voltan dan semasa. Dalam artikel ini, kami akan membincangkan secara khusus mengenai ketegangan, tentang apa dan bagaimana untuk bekerja dengannya.

Penentuan kuantiti fizikal

Voltan adalah perbezaan potensi di antara dua titik, mencirikan kerja yang dilakukan oleh medan elektrik untuk memindahkan caj dari titik pertama ke tahap kedua. Voltan yang diukur dalam voltan. Ini bermakna voltan boleh hadir hanya di antara dua titik di ruang angkasa. Oleh itu, adalah mustahil untuk mengukur voltan pada satu titik.

Potensi ditunjukkan oleh huruf "F", dan voltan oleh huruf "U". Jika dinyatakan dari segi perbezaan potensi, voltan adalah:

U = F1-F2

Sekiranya dinyatakan melalui kerja, maka:

U = A / q,

di mana A adalah kerja, q adalah caj.

Pengukuran voltan

Voltan diukur dengan voltmeter. Probe voltmeter menyambungkan voltan ke dua titik di antara yang kita berminat, atau ke terminal bahagian, penurunan voltan di mana kita ingin mengukur. Selain itu, sebarang sambungan ke litar boleh menjejaskan operasinya. Ini bermakna apabila beban ditambah selari dengan unsur, arus dalam litar berubah dan voltan pada elemen berubah mengikut hukum Ohm.

Kesimpulan:

Voltan mestilah mempunyai rintangan masukan yang tinggi supaya apabila ia disambungkan, rintangan keseluruhan pada bahagian yang diukur kekal hampir tidak berubah. Rintangan voltmeter harus cenderung tak terbatas, dan semakin besarnya, kebolehpercayaan bacaannya lebih besar.

Ketepatan pengukuran (ketepatan kelas) dipengaruhi oleh beberapa parameter. Untuk tolok dail, ini termasuk ketepatan pengijazahan skala pengukuran, ciri-ciri reka bentuk penggantungan anak panah, kualiti dan integriti gegelung elektromagnet, keadaan mata air kembali, ketepatan pemilihan shunt, dan sebagainya.

Untuk peranti digital - terutamanya ketepatan pemilihan resistor dalam pembahagi voltan mengukur, resolusi ADC (lebih banyak, lebih tepat), kualiti kuar pengukur.

Untuk mengukur voltan DC dengan instrumen digital (mis. multimeter), sebagai peraturan, sambungan yang betul bagi probe ke litar yang diukur tidak penting. Jika anda menyambungkan siasatan positif ke titik dengan potensi yang lebih negatif daripada titik yang disambungkan dengan siasatan negatif, maka tanda "-" akan muncul di hadapan hasil pengukuran.

Tetapi jika anda mengukur dengan peranti penunjuk, anda perlu berhati-hati. Sekiranya probe tidak disambungkan dengan betul, anak panah akan mula menyimpang ke arah sifar, ia akan beristirahat dengan pembatas. Apabila mengukur voltan yang dekat dengan had pengukuran atau lebih, ia boleh jem atau bengkok, dan selepas itu tidak perlu untuk berbicara tentang ketepatan dan operasi selanjutnya peranti ini.

Bagi kebanyakan ukuran dalam kehidupan seharian dan elektronik di peringkat amatur, sebuah voltmeter dibina ke dalam multimeter seperti DT-830 dan sejenisnya cukup.

Lebih besar nilai diukur, semakin rendah keperluan ketepatan, kerana jika anda mengukur volt dan anda mempunyai ralat 0.1V, ini akan mengganggu gambar secara signifikan, dan jika anda mengukur ratusan atau ribuan volt, maka kesalahan 5 volt tidak akan memainkan peranan penting.

Apa yang perlu dilakukan sekiranya voltan tidak sesuai untuk membekalkan beban

Untuk kuasa setiap peranti atau peranti tertentu, anda perlu menggunakan voltan nilai tertentu, tetapi ia berlaku bahawa sumber kuasa yang anda miliki tidak sesuai dan menghasilkan voltan rendah atau terlalu tinggi.Masalah ini diselesaikan dalam pelbagai cara, bergantung kepada kuasa, voltan dan kekuatan semasa yang diperlukan.

Bagaimana untuk menurunkan rintangan voltan?

Rintangan mengehadkan arus dan apabila ia mengalir, voltan turun ke rintangan (perintang yang mengehadkan semasa). Kaedah ini membolehkan anda menurunkan voltan ke peranti kuasa kuasa rendah dengan arus puluhan, beratus-ratus milliamp maksimum.

Satu contoh bekalan kuasa seperti itu adalah kemasukan LED dalam rangkaian DC 12 (sebagai contoh, rangkaian kenderaan di atas kapal sehingga 14.7 Volt). Kemudian, jika LED direka untuk dikuasakan dari 3.3 V, dengan arus 20 mA, anda memerlukan perintang R:

R = (14.7-3.3) /0.02) = 570 Ohm

Tetapi perintang berbeza dalam pelesapan kuasa maksimum:

P = (14.7-3.3) * 0.02 = 0.228 W

Yang paling dekat dengan nilai muka ialah 0.25 W perintang.

Ia adalah pelesapan kuasa yang mengenakan sekatan ke atas jenis bekalan kuasa ini, biasanya perintang kuasa tidak melebihi 5-10 watts. Ternyata jika anda perlu membayar voltan yang besar atau kuasa beban dengan cara ini, anda perlu meletakkan beberapa perintang sebagai Kuasa satu tidak cukup dan ia boleh diedarkan di kalangan beberapa.

Satu kaedah mengurangkan voltan dengan penghalang berfungsi di kedua-dua DC dan litar AC.

Kelemahannya adalah bahawa voltan keluaran tidak stabil dalam apa jua cara dan dengan peningkatan dan penurunan arus perubahan dalam perkadaran kepada nilai perintang.

Bagaimana untuk mengurangkan voltan selang dengan choke atau kapasitor?

Jika kita hanya bercakap tentang arus bolak balik, maka kita boleh menggunakan reaktansi. Rintangan reaktif hanya dalam litar AC, ini disebabkan oleh ciri-ciri penyimpanan tenaga dalam kapasitor dan induktor dan menukar undang-undang.

Induct choke dan kapasitor boleh digunakan sebagai balast.

Reaktansi induktor (dan sebarang unsur induktif) bergantung kepada kekerapan arus bolak balik (untuk rangkaian elektrik isi rumah 50 Hz) dan induktansi, ia dikira dengan rumus:

di mana ω adalah frekuensi sudut rad / s, L-induktansi, 2pi diperlukan untuk menukar kekerapan sudut ke normal, f adalah kekerapan voltan dalam Hz.

Reaktansi kapasitor bergantung pada kapasitinya (yang lebih rendah C, semakin besar rintangan) dan kekerapan arus dalam litar (semakin tinggi kekerapan, semakin rendah rintangan). Ia boleh dikira seperti berikut:

Contoh penggunaan rintangan induktif adalah bekalan lampu lampu pendarfluor, lampu DRL dan DNaT. Induktor menghadkan arus melalui lampu, dalam lampu LL dan DNT ia digunakan bersamaan dengan starter atau peranti pencucuhan berdenyut (mula menyampaikan) untuk membentuk lonjakan voltan tinggi yang menyala lampu. Ini adalah kerana sifat dan prinsip operasi lampu sedemikian.

Kapasitor digunakan untuk kuasa peranti kuasa rendah, ia dipasang secara siri dengan litar kuasa. Bekalan kuasa tersebut dipanggil "bekalan kuasa tanpa transformer dengan kapasitor balast (blanking)."

Seringkali mereka dijumpai sebagai pengatur semasa bagi caj bateri (contohnya, plumbum) dalam lampu suluh mudah alih dan radio kuasa rendah. Kelemahan skema sedemikian adalah jelas - tidak ada kawalan tahap pengecasan bateri, mendidih mereka, bawah pengisian, ketidakstabilan voltan.

Bagaimana untuk menurunkan dan menstabilkan voltan DC

Untuk mencapai voltan keluaran yang stabil, penstabil parameter parametrik dan linear boleh digunakan. Selalunya mereka dibuat pada jenis mikrosirkuit domestik KREN atau jenis asing L78xx, L79xx.

Penukar linear LM317 membolehkan anda menstabilkan sebarang nilai voltan, ia boleh dilaraskan sehingga 37V, anda boleh membuat bekalan kuasa terkawal yang paling mudah berdasarkannya.

Jika anda perlu sedikit mengurangkan voltan dan menstabilkannya, IC yang diterangkan tidak akan berfungsi. Bagi mereka untuk bekerja, mesti ada perbezaan pesanan 2V atau lebih. Untuk ini, penstabil LDO (dropout rendah) dibuat.Perbezaannya terletak pada hakikat bahawa untuk menstabilkan voltan output, voltan masukan melebihi melebihi nilai 1V. Contoh penstabil sedemikian adalah AMS1117, tersedia dalam versi dari 1.2 hingga 5V, paling kerap mereka menggunakan versi 5 dan 3.3V, sebagai contoh di papan Arduino dan banyak lagi.

Reka bentuk semua penstabil langkah lurus linear yang diterangkan di atas jenis jujukan mempunyai kelemahan yang ketara - kecekapan yang rendah. Semakin besar perbezaan antara voltan input dan output, semakin rendahnya. Dia hanya "membakar" voltan berlebihan, menerjemahkannya menjadi haba, dan kehilangan tenaga adalah sama dengan:

Kehilangan = (Uin-Uout) * Saya

Syarikat AMTECH menghasilkan analog PWM dari penukar L78xx, mereka bekerja pada prinsip modulasi lebar denyut dan kecekapan mereka sentiasa lebih dari 90%.

Mereka hanya menghidupkan dan mematikan voltan dengan kekerapan sehingga 300 kHz (riak adalah minimum). Dan voltan semasa stabil pada tahap yang betul. Dan litar pensuisan sama dengan analog linier.

Bagaimana untuk meningkatkan voltan malar?

Untuk meningkatkan voltan menghasilkan penukar voltan nadi. Mereka boleh dimasukkan dalam rangsangan (boost), dan buck (buck), dan skim rangsangan (buck-boost). Mari lihat beberapa wakil:

1. Papan berdasarkan cip XL6009

2. Lembaga berdasarkan LM2577, berfungsi untuk meningkatkan dan mengurangkan voltan keluaran.

3. Papan penukar pada FP6291 sesuai untuk memasang bekalan kuasa 5 V, contohnya powerbank. Dengan melaraskan nilai-nilai perintang, ia boleh ditala kepada voltan lain, seperti mana-mana penukar yang serupa - anda perlu menyesuaikan litar umpan balik.

4. Lembaga berdasarkan MT3608

Segala-galanya ditandatangani di papan di sini - platform untuk pematerian input - IN dan output - OUT voltan. Papan boleh mempunyai pelarasan voltan keluaran, dan dalam beberapa kes, batas semasa, yang memungkinkan untuk membuat bekalan kuasa makmal yang mudah dan berkesan. Kebanyakan penukar, kedua-dua linear dan nadi, adalah bukti litar pintas.

Bagaimana untuk meningkatkan voltan gantian?

Untuk menyesuaikan voltan AC, dua kaedah utama digunakan:

1. pengubah automatik;

2. pengubah.

Pengubah kereta - Ini adalah induktor penggulungan tunggal. Penggulungan mempunyai ketukan dari beberapa lilitan, jadi dengan menghubungkan antara salah satu hujung penggulungan dan ketuk, di ujung penggulungan anda mendapatkan voltan yang meningkat sebanyak kali jumlah total lilitan dan bilangan lilitan sebelum mengetuk.

Industri menghasilkan LATRs - autotransformer makmal, alat elektromekanik khas untuk peraturan voltan. Mereka mendapati permohonan yang sangat luas dalam pembangunan peranti elektronik dan pembaikan bekalan kuasa. Penyelarasan dicapai melalui hubungan berus gelongsor di mana peranti berkuasa disambungkan.

Kelemahan peranti sedemikian adalah kekurangan pengasingan galvanik. Ini bermakna voltan tinggi boleh dengan mudah dihidupkan di terminal output, oleh itu bahaya kejutan elektrik.

Transformer - Ini adalah cara klasik untuk menukar magnitud voltan. Terdapat pengasingan galvanik dari rangkaian, yang meningkatkan keselamatan pemasangan tersebut. Besarnya voltan pada penggulungan sekunder bergantung kepada voltan pada penggulungan utama dan nisbah transformasi.

Uvt = Uperv * Ktr

Ktr = N1 / N2

Pandangan yang berasingan ialah pengubah nadi. Mereka beroperasi pada frekuensi tinggi puluhan dan beratus-ratus kHz. Ia digunakan dalam kebanyakan bekalan kuasa beralih, contohnya:

• Pengecas telefon pintar anda;

• Bekalan kuasa komputer riba;

• Bekalan kuasa komputer.

Oleh kerana kerja pada frekuensi tinggi, dimensi keseluruhan dikurangkan, mereka berkali-kali kurang daripada rangkaian (50/60 Hz) transformer, bilangan lilitan pada lilitan dan, akibatnya, harga.Peralihan untuk menukar bekalan kuasa memungkinkan untuk mengurangkan dimensi dan berat semua elektronik moden dan mengurangkan penggunaannya dengan meningkatkan kecekapan (dalam litar nadi, 70-98%).

Transformer elektronik sering dijumpai di kedai-kedai. Voltan rangkaian 220 V dikenakan pada input mereka, dan output 12 V, sebagai contoh, adalah frekuensi tinggi; jambatan dioda dari diod kelajuan tinggi.

Di dalamnya adalah pengubah nadi, suis transistor, pemandu, atau litar berayun sendiri, seperti yang ditunjukkan di bawah.

Kelebihan - kesederhanaan litar, pengasingan galvanik dan saiz kecil.

Kelemahan - kebanyakan model yang dijual mempunyai maklum balas semasa, yang bermaksud bahawa tanpa beban dengan kuasa minimum (ditunjukkan dalam spesifikasi peranti tertentu), ia tidak akan dihidupkan. Contoh individu sudah dilengkapi dengan sistem operasi voltan dan terbiar tanpa sebarang masalah.

Mereka paling kerap digunakan untuk lampu 12V lampu halogen, contohnya sorotan siling yang digantung.

Kesimpulannya

Kami melihat maklumat asas mengenai voltan, pengukuran dan penyesuaiannya. Pangkalan elemen moden dan pelbagai unit siap sedia dan penukar membolehkan anda melaksanakan sebarang bekalan kuasa dengan ciri keluaran yang diperlukan. Anda boleh menulis artikel berasingan secara terperinci mengenai setiap kaedah. Dalam hal ini, saya cuba menyesuaikan maklumat asas yang diperlukan untuk pemilihan cepat penyelesaian yang mudah untuk anda.