Шта је напон, како смањити и повећати напон

Напон и струја су две главне количине електричне енергије. Поред њих, разликују се и бројне друге количине: наелектрисање, јачина магнетног поља, јачина електричног поља, магнетна индукција и друге. Практични електричар или електронски инжењер у свакодневном раду најчешће мора радити са напоном и струјом - Волти и Ампери. У овом ћемо чланку посебно говорити о напетости, о томе шта је и како радити с њом.

Одређивање физичке величине

Напон је разлика потенцијала између две тачке, карактеризира рад електричног поља који преноси набој са прве тачке на другу. Измерјени напон у волтима. То значи да напон може бити присутан само између две тачке у простору. Стога је напон немогуће измерити у једној тачки.

Потенцијал је означен словом „Ф“, а напон словом „У“. Ако се изрази у потенцијалној разлици, напон је:

У = Ф1-Ф2

Ако се изрази радом, онда:

У = А / к,

где је А рад, к се наплаћује.

Мерење напона

Напон се мери волтметром. Сонде волтметра повезују напон на две тачке између којих смо заинтересовани, или на прикључке дела, пад напона на коме желимо да измеримо. Штавише, свако повезивање са кругом може утицати на његов рад. То значи да када се додају оптерећења паралелно са неким елементом, струја у кругу се мења и напон на елементу се мења у складу са Охмовим законом.

Закључак:

Волтметар треба да има највећи улазни отпор тако да када је спојен, укупни отпор у измереном делу остаје готово непромењен. Отпор волтметра треба да тежи бесконачности, а што је већи, већа је поузданост очитања.

На тачност мерења (класу тачности) утиче низ параметара. За мјерне бројеве то укључује тачност дипломирања мјерне скале, конструкцијске карактеристике овјеса стрелице, квалитет и цјеловитост електромагнетског намотаја, стање повратних опруга, тачност одабира шанта итд.

За дигиталне уређаје - углавном тачност одабира отпорника у мерном разделу напона, резолуција АДЦ-а (што је више и тачније), квалитет мерних сонди.

За мерење једносмерног напона помоћу дигиталног инструмента (нпр. мултиметар), по правилу, није исправно повезивање сонди на измерени круг. Ако позитивну сонду повежете на тачку са више негативног потенцијала од тачке на коју је негативна сонда, тада ће се испред резултата мерења појавити знак "-".

Али ако мерите са показивачким уређајем, морате бити опрезни. Ако сонде нису исправно повезане, стрелица ће почети да одступа према нули, наслониће се на граничник. Када се мери напон који је ближи граници мерења или већој, може се заглавити или савити, након чега није неопходно говорити о тачности и даљем раду овог уређаја.

За већину мерења у свакодневном животу и електронику на аматерском нивоу довољан је волтметар уграђен у мултиметре као што је ДТ-830 и слично.

Што су веће измерене вредности, то су нижи захтеви тачности, јер ако мерите волте и имате грешку од 0,1 В, то ће значајно искривити слику, а ако измерите стотине или хиљаде волти, грешка од 5 волти неће играти значајну улогу.

Шта учинити ако напон није погодан за снабдевање терета

Да бисте напајали сваки одређени уређај или уређај, морате да примените напон одређене вредности, али догађа се да извор напајања који имате није погодан и производи низак или превисок напон.Овај проблем се решава на различите начине, у зависности од потребне снаге, напона и јачине струје.

Како снизити напонски отпор?

Отпор ограничава струју и када тече, напон опада на отпор (отпорник који ограничава струју). Овом методом можете снизити напон како бисте напајали уређаје мале снаге струјама од више десетина, максимално стотинама миљампама.

Пример таквог напајања је укључивање ЛЕД-а у истосмерну мрежу 12 (на пример, мрежа возила у возилу до 14,7 Волти). Затим, ако је ЛЕД дизајниран да напаја од 3,3 В, са струјом од 20 мА, потребан вам је отпорник Р:

Р = (14,7-3,3) / 0,02) = 570 Охм

Али отпорници се разликују у максималном расипању снаге:

П = (14,7-3,3) * 0,02 = 0,228 В

Најближи по номиналној вредности је отпорник од 0,25 В.

Расипање енергије обично ограничава ову врсту напајања отпорници снаге не прелази 5-10 вата. Испада да ако требате отплатити велики напон или напајати оптерећење на овај начин, мораћете да ставите неколико отпорника као снага једног није довољна и може се распоредити на више њих.

Метода смањења напона отпорником делује у истосмјерном и измјеничном кругу.

Недостатак је што излазни напон није ни на који начин стабилизован и повећањем и смањењем струје мења се сразмерно вредности отпорника.

Како смањити наизменични напон пригушницом или кондензатором?

Ако говоримо само о наизменичној струји, тада можемо да користимо реактанцију. Реактивни отпор постоји само у АЦ круговима, то се дешава због карактеристика складиштења енергије у кондензаторима и индукторима и законима укључивања.

Индукторски пригушник и кондензатор могу се користити као баласт.

Реактанција индуктора (и било којег индуктивног елемента) зависи од фреквенције наизменичне струје (за електричну мрежу домаћинства од 50 Хз) и индуктивности, израчунава се формулом:

где је ω угаона фреквенција у рад / с, Л-индуктивност, 2пи је неопходно да би се угаона фреквенција претворила у нормалну вредност, ф је напонска фреквенција у Хз.

Реактанција кондензатора зависи од његове капацитивности (нижи Ц, већи отпор) и фреквенције струје у кругу (што је већа фреквенција, мањи је отпор). Може се израчунати на следећи начин:

Пример употребе индуктивног отпора је снабдевање флуоресцентним светлима, ДРЛ лампама и ДНаТ. Индуктор ограничава струју кроз лампу, у лампама ЛЛ и ДНТ користи се заједно са стартором или импулзним уређајем за паљење (стартни релеј) да би формирао пренапонски напон високог напона који се укључи на лампи. То је због природе и принципа рада таквих лампи.

Кондензатор се користи за напајање уређаја мале снаге, инсталира се серијски са кругом напајања. Такво напајање назива се "трансформаторско напајање са баластним (празним) кондензатором."

Врло често се налазе као ограничивач струје за пуњење батерија (на пример, олова) у преносивим батеријама и радио пријемницима мале снаге. Недостаци такве шеме су очигледни - не постоји контрола нивоа напуњености батерије, њихово кључање, нестабилност напона, нестабилност напона.

Како снизити и стабилизовати једносмерни напон

Да би се постигао стабилан излазни напон, могу се користити параметрични и линеарни стабилизатори. Често се праве на домаћем микро кругу КРЕН или на иностраном Л78кк, Л79кк.

Линеарни претварач ЛМ317 омогућава стабилизацију било које вредности напона, подесив је до 37В, на њему можете извршити најједноставније регулисано напајање.

Ако требате мало смањити напон и стабилизовати га, описани ИЦ-ови неће радити. Да би они радили, мора постојати разлика од 2В или више. За то су створени ЛДО стабилизатори са малим падом.Њихова разлика лежи у чињеници да је за стабилизацију излазног напона потребно да га улазни напон прекорачи за 1В. Пример таквог стабилизатора је АМС1117, доступан у верзијама од 1,2 до 5В, најчешће користе верзије од 5 и 3,3 В, на пример на Ардуино даскама и много више.

Дизајн свих горе описаних линеарних падајућих стабилизатора секвенцијалног типа има значајан недостатак - ниску ефикасност. Што је већа разлика између улазног и излазног напона, то је мања. Он једноставно "сагорева" вишак напона, претварајући га у топлоту, а губитак енергије је једнак:

Губитак = (Уин-Уоут) * И

Компанија АМТЕЦХ производи ПВМ аналогне Л78кк претвараче, они раде на принципу импулзно-ширинске модулације и њихова ефикасност је увек већа од 90%.

Они једноставно укључују и искључују напон са фреквенцијом до 300 кХз (риппле је минималан). И тренутни напон се стабилише на одговарајућем нивоу. А прекидачки круг је сличан линеарним аналогима.

Како повећати константан напон?

Да бисте повећали напон произведите импулсне претвараче напона. Они могу бити укључени у шему боост (боост), буцк (буцк) и буцк-боост (буцк-боост). Погледајмо неколико представника:

1. Плоча заснована на чипу КСЛ6009

2. Плоча која се темељи на ЛМ2577, ради на повећању и смањењу излазног напона.

3. Плоча претварача на ФП6291 је погодна за састављање 5 В напајања, на пример, повербанк. Подешавањем вредности отпорника може се подесити други напон, као и било који сличан претварач - морате подесити кругове повратне информације.

4. Одбор заснован на МТ3608

Овде је све потписано на плочи - платформа за лемљење улаза - ИН и излаза - ИЗЛАЗНИ напони. Плоче могу имати подешавање излазног напона, ау неким случајевима и ограничења струје, што омогућава једноставно и ефикасно лабораторијско напајање. Већина претварача, линеарних и импулса, отпорни су на кратки спој.

Како повећати наизменични напон?

За подешавање наизменичног напона користе се две главне методе:

1. Ауто трансформатор;

2. Трансформатор.

Ауто трансформатор - Ово је један индуктор намотаја. Намотавање има славину из одређеног броја окрета, тако да повезивањем једног од крајева намотаја и славине, на крајевима намотавања добијате повећан напон онолико пута колико је укупан број окрета и број окрета пре него што тапнете.

Индустрија производи ЛАТР - лабораторијске аутотрансформаторе, посебне електромеханичке уређаје за регулацију напона. Нашли су врло широку примену у развоју електронских уређаја и поправци напајања. Подешавање се постиже клизним контактом четке на који је прикључен електрични уређај.

Недостатак таквих уређаја је недостатак галванске изолације. То значи да се високи напон може лако испасти на излазним терминалима, одатле опасност од електричног удара.

Трансформер Класичан је начин за промену величине напона. Постоји галванска изолација од мреже, што повећава сигурност таквих инсталација. Јачина напона на секундарном намоту зависи од напона на примарном намоту и односа трансформације.

Увт = Уперв * Ктр

Ктр = Н1 / Н2

Засебан поглед је импулсни трансформатори. Раде на високим фреквенцијама од десетина и стотина кХз. Користе се у великој већини комутацијских напајања, на пример:

• Пуњач вашег паметног телефона;

• Напајање за лаптоп;

• Напајање рачунара

Због рада на високој фреквенцији, укупне димензије се смањују, много су пута мање од мрежних (50/60 Хз) трансформатора, броја окретаја намотаја и, као резултат, цене.Прелазак на преклопно напајање омогућио је смањење димензија и тежине савремене електронике и смањење њене потрошње повећањем ефикасности (у пулсним круговима, 70-98%).

У продавницама се често налазе електронски трансформатори. На њихов улаз се примењује мрежни напон од 220 В, а на пример, 12 В се производи на излазу високофреквентне променљиве струје. диодни мост од диода велике брзине.

Унутра је импулсни трансформатор, транзисторска склопка, покретачки склоп или само-осцилирајући круг, као што је приказано испод.

Предности - једноставност круга, галванска изолација и мала величина.

Недостаци - већина модела који су у продаји имају тренутне повратне информације, што значи да се без оптерећења минималном снагом (назначено у спецификацијама одређеног уређаја) једноставно неће укључити. Појединачне инстанце су већ опремљене напонским оперативним системима и раде у празном ходу без икаквих проблема.

Најчешће се користе за напајање 12В халогених сијалица, на пример рефлектора спуштеног плафона.

Закључак

Погледали смо основне информације о напону, његовом мерењу и подешавању. Савремена база елемената и асортиман готових јединица и претварача омогућава вам да имплементирате било које изворе напајања са потребним излазним карактеристикама. О свакој од метода можете детаљније написати посебан чланак, а унутар тога сам покушао да уклопим основне информације које су неопходне за брзи избор решења за вас.