Spänningsdelare för motstånd, kondensatorer och induktorer

För att erhålla ett fast spänningsvärde lika med en bråkdel av initialvärdet används spänningsdelare i elektriska kretsar. Spänningsdelare kan bestå av två eller flera element, som kan vara motstånd eller reaktanser (kondensatorer eller induktorer).

Spänningsdelare - en kombination av motstånd som används för att dela ingångsspänningen i delar.

I sin enklaste form representeras spänningsdelaren av ett par sektioner av den elektriska kretsen som är anslutna i serie med varandra, som kallas delarens axlar. Den övre armen är den sektion som är belägen mellan den positiva spänningspunkten och den valda anslutningspunkten för sektionerna, och den nedre armen är sektionen mellan anslutningspunkten (vald punkt, nollpunkt) och den gemensamma ledningen.

Motstånd spänningsdelare

Naturligtvis kan spänningsdelare användas både i likströmskretsar och i växelströmskretsar. Motståndsdelare är lämpliga för båda kretsarna, men de används endast i lågspänningskretsar. För att driva enheterna används inte spänningsdelare på motstånden.

I sin enklaste form består en resistiv spänningsdelare endast av par motståndansluten i serie. Den delbara spänningen matas till delaren, som ett resultat är en viss bråkdel av denna spänning proportionell mot motståndsvärdet på varje motstånd. Summan av spänningsfallet här är lika med den spänning som matas till delaren.

Enligt Ohms lag för en del av en elektrisk krets kommer spänningsfallet att vara direkt proportionellt mot strömmen och motståndets motstånd på varje motstånd. Och enligt Kirchhoffs första regel kommer strömmen genom denna krets att vara densamma överallt. Så för varje motstånd kommer det att finnas spänningsfall:

Och spänningen vid kretsens ändar kommer att vara lika med:

Och strömmen i delningskretsen är:

Om vi ​​nu ersätter uttrycket för strömmen i formlerna för spänningsfallet över motstånden, får vi formlerna för att hitta spänningsvärdena på var och en av motstånden på avdelaren:

Om du väljer värdena på motstånden R1 och R2 kan du välja valfri del av hela ingångsspänningen. I det fall spänningen måste delas upp i flera delar ansluts flera motstånd i serie med spänningskällan.

Med hjälp av en spänningsdelare på motstånd för olika ändamål är det viktigt att förstå att belastningen fäst på en av armarna på avdelaren, vare sig det är en mätanordning eller något annat, måste ha sitt eget motstånd mycket större än det totala motståndet för de motstånd som bildar avdelaren. I annat fall bör själva belastningsmotståndet beaktas vid beräkningarna, och betraktas som en parallell till axelmotståndet, som är en del av delaren.

Exempel: det finns en likspänningskälla på 5 volt, det är nödvändigt att välja motstånd för det för en spänningsdelare för att ta bort en målsignal på 2 volt från delaren. Tillåtet effekt som sprids på delaren får inte överstiga 0,02 watt.

Lösning: Låt den maximala effekten som fördelas av delaren vara 0,02 W, då kommer vi att hitta det totala totala motståndet för delaren vid 5 volt från Ohms lag, det kommer att visa sig vara 1250 Ohms. Låt 1,47 kOhm vara det totala motståndet för den delare som väljs av oss, då kommer 2 volt att falla vid 588 ohm. Vi väljer ett konstant motstånd vid 470 ohm och en variabel vid 1 kOhm. Ställ in det variabla motståndet på 588 ohm.

Spänningsdelarmotstånd används idag i elektroniska kretsar.I dessa scheman väljs värdena på motstånden för delarna baserat på parametrarna för de aktiva elementen i kretsarna. Som regel är avdelare i mätkretsarna i kretsarna, i återkopplingskretsarna för spänningsomvandlare, etc. Minuset av sådana lösningar är att motstånden sprider kraft i sig i form av värme, men hastigheten motiverar dessa små energiförluster.

Kondensatorspänningsdelare

I växelströmskretsar, i högspänningskretsar, används spänningsdelare på kondensatorer. Den använder den reaktiva naturen hos kondensatormotståndet i växelströmskretsar. Storleken på reaktansen hos en kondensator i en växelströmskrets beror på kondensatorns kapacitet och på spänningsfrekvensen. Här är formeln för att hitta detta motstånd:

Formeln indikerar att ju högre kondensatorns elektriska kapacitet - desto lägre är det reaktiva (kapacitiva) motståndet och desto högre frekvensen - desto lägre är reaktansen. Sådana avdelare används vid mätkretsar av växelströmskretsar, spänningsfall på axlarna anses likna fallet med konstant aktivt motstånd (motstånd, se ovan).

Fördelen med kondensatorerna som används i avdelare är att spridningen av energi i form av värme är minimal och beror bara på dielektrikens kvalitet.

Induktorspänningsdelare

Induktiv spänningsdelare är en annan typ av delare som används för att mäta elektronik av växelström, särskilt i lågspänningskretsar som arbetar vid höga frekvenser. Spolarnas motstånd för växelström med hög frekvens är huvudsakligen reaktiv (induktiv) i naturen, det finns med formeln:

Formeln indikerar att ju högre induktans och desto högre frekvens, desto högre är spolmotståndet mot växelström. Det är viktigt att förstå här att spiraltråden har ett aktivt motstånd, därför är effekten som sprids i form av värme, vilket är karakteristiskt för en delare på induktorer, mycket högre än hos avdelare på kondensatorer.

I amatörelektronik används ofta spänningsdelare. vid anslutning av analoga sensorer till Arduino-moduler.