خيار الميزانية لتحويل المعلمات الرئيسية للتيار الكهربائي هو مقسمات الجهد. من السهل صنع مثل هذا الجهاز بمفردك ، ولكن للقيام بذلك ، تحتاج إلى معرفة الغرض والتطبيقات ومبدأ التشغيل وأمثلة الحساب.
محتوى
الغرض والتطبيق
يستخدم المحول لتحويل الجهد المتناوب ، والذي بفضله يمكن الحفاظ على قيمة تيار عالية بما فيه الكفاية. إذا كان من الضروري توصيل حمل يستهلك تيارًا صغيرًا (يصل إلى مئات مللي أمبير) بدائرة كهربائية ، فلا يُنصح باستخدام محول الجهد (U).
في هذه الحالات ، يمكنك استخدام أبسط مقسم للجهد (DN) ، حيث تكون تكلفته أقل بكثير. بعد الحصول على القيمة المطلوبة ، يتم تقويم U ويتم توفير الطاقة للمستهلك. إذا لزم الأمر ، لزيادة التيار (I) ، تحتاج إلى استخدام مرحلة الإخراج لزيادة الطاقة.بالإضافة إلى ذلك ، هناك قواسم و U ثابت ، ولكن يتم استخدام هذه النماذج في كثير من الأحيان أقل من غيرها.
غالبًا ما تستخدم DNs لشحن الأجهزة المختلفة التي يكون من الضروري فيها الحصول على قيم أقل لـ U والتيارات من 220 فولت لأنواع مختلفة من البطاريات. بالإضافة إلى ذلك ، يُنصح باستخدام أجهزة لتقسيم U لإنشاء أدوات قياس كهربائية ، وأجهزة كمبيوتر ، بالإضافة إلى إمدادات طاقة نابضة وعادية للمختبر.
مبدأ التشغيل
مقسم الجهد (DN) هو جهاز يتم فيه توصيل المخرجات والمدخلات U باستخدام معامل النقل. معامل النقل هو نسبة قيم U عند الإخراج ومدخلات الحاجز. دائرة مقسم الجهد بسيطة وهي سلسلة من مستهلكين متصلين في سلسلة - عناصر راديو (مقاومات أو مكثفات أو محاثات). تختلف من حيث الأداء.
يحتوي التيار المتردد على مثل هذه الكميات الرئيسية: الجهد ، التيار ، المقاومة ، الحث (L) والسعة (C). صيغ حساب الكميات الأساسية للكهرباء (U ، I ، R ، C ، L) عند توصيل المستهلكين في سلسلة:
- قيم المقاومة تضيف ؛
- الضغوط تتراكم.
- سيتم حساب التيار وفقًا لقانون أوم لقسم الدائرة: I = U / R ؛
- المحاثات تضيف.
- سعة سلسلة المكثف بأكملها: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn).
لتصنيع المقاوم البسيط DN ، يتم استخدام مبدأ المقاومات المتصلة بالسلسلة. تقليديا ، يمكن تقسيم المخطط إلى كتفين. الكتف الأول هو الجزء العلوي ويقع بين المدخل ونقطة الصفر في DN ، والثاني هو الجزء السفلي ، ويتم إخراج U منه.
مجموع U على هذه الأذرع يساوي القيمة الناتجة لـ U. الواردة. هناك أنواع خطية وغير خطية من RPs. تشمل الأجهزة الخطية الأجهزة ذات الإخراج U ، والتي تختلف خطيًا اعتمادًا على قيمة الإدخال. يتم استخدامها لضبط U المطلوب في أجزاء مختلفة من الدوائر. تستخدم اللاخطية في مقاييس الجهد الوظيفية. يمكن أن تكون مقاومتها نشطة وتفاعلية وسعوية.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون DN أيضًا بالسعة. يستخدم سلسلة من مكثفين متصلين في سلسلة.
يعتمد مبدأ عملها على المكون التفاعلي لمقاومة المكثفات في دائرة تيار ذات مكون متغير. لا يحتوي المكثف على خصائص سعوية فحسب ، بل يمتلك أيضًا مقاومة Xc. تسمى هذه المقاومة بالسعة ، وتعتمد على تردد التيار ويتم تحديدها بواسطة الصيغة: Xc \ u003d (1 / C) * w \ u003d w / C ، حيث w هو التردد الدوري ، C هي قيمة المكثف .
يتم حساب التردد الدوري بالصيغة: w = 2 * PI * f ، حيث PI = 3.1416 و f هو تردد التيار المتردد.
يسمح لك النوع المكثف أو السعوي باستقبال تيارات كبيرة نسبيًا مقارنة بالأجهزة المقاومة. لقد تم استخدامه على نطاق واسع في الدوائر عالية الجهد ، حيث يجب تقليل قيمة U عدة مرات. بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع بميزة كبيرة - فهي لا ترتفع درجة حرارتها.
يعتمد النوع الاستقرائي لـ DN على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي في الدوائر الحالية ذات المكون المتغير. يتدفق التيار عبر الملف اللولبي ، والذي تعتمد مقاومته على L ويسمى حثيًا. تتناسب قيمتها بشكل مباشر مع تردد التيار المتردد: Xl \ u003d w * L ، حيث L هي قيمة محاثة الدائرة أو الملف.
يعمل DN الاستقرائي فقط في الدوائر ذات التيار ، والتي تحتوي على مكون متغير ، ولها مقاومة استقرائية (Xl).
المميزات والعيوب
تتمثل العيوب الرئيسية لـ DN المقاوم في استحالة استخدامه في الدوائر عالية التردد ، وانخفاض الجهد بشكل كبير عبر المقاومات وانخفاض الطاقة. في بعض الدوائر ، من الضروري تحديد قوة المقاومة ، حيث يحدث تسخين كبير.
في معظم الحالات ، تستخدم دوائر التيار المتردد DN مع حمل نشط (مقاوم) ، ولكن باستخدام مكثفات تعويض متصلة بالتوازي مع كل من المقاومات. يسمح لك هذا الأسلوب بتقليل الحرارة ، لكنه لا يزيل العيب الرئيسي ، وهو فقدان الطاقة. الميزة هي الاستخدام في دوائر التيار المستمر.
للتخلص من فقدان الطاقة على DN المقاوم ، يجب استبدال العناصر النشطة (المقاومات) بعناصر سعوية. يحتوي العنصر السعوي المتعلق بـ DN المقاوم على عدد من المزايا:
- يتم استخدامه في دوائر التيار المتردد ؛
- لا ارتفاع درجة الحرارة
- يتم تقليل فقد الطاقة ، لأن المكثف لا يحتوي على طاقة ، على عكس المقاوم ؛
- التطبيق في مصادر الجهد العالي ممكن ؛
- عامل الكفاءة العالية (COP) ؛
- خسارة أقل في I.
العيب هو أنه لا يمكن استخدامه في الدوائر ذات الثابت U. وهذا يرجع إلى حقيقة أن المكثف في دارات التيار المستمر لا يحتوي على سعة ، ولكنه يعمل فقط كسعة.
DN الاستقرائي في الدوائر ذات المكون المتغير له أيضًا عدد من المزايا ، ولكن يمكن استخدامه أيضًا في الدوائر ذات القيمة الثابتة لـ U.للمحث مقاومة ، ولكن بسبب الحث ، فإن هذا الخيار غير مناسب ، حيث يوجد انخفاض كبير في U. المزايا الرئيسية مقارنة بالنوع المقاوم لـ DN:
- التطبيق في الشبكات ذات المتغير U ؛
- تسخين طفيف للعناصر
- فقدان أقل للطاقة في دوائر التيار المتردد ؛
- كفاءة عالية نسبيًا (أعلى من السعوية) ؛
- تستخدم في معدات القياس عالية الدقة ؛
- لديه خطأ أصغر
- لا يؤثر الحمل المتصل بإخراج الحاجز على نسبة القسمة ؛
- الخسارة الحالية أقل من الفواصل السعوية.
تشمل العيوب ما يلي:
- يؤدي استخدام ثابت U في شبكات الطاقة إلى خسائر كبيرة في التيار. بالإضافة إلى ذلك ، ينخفض الجهد بشكل حاد بسبب استهلاك الطاقة الكهربائية للحث.
- تتغير إشارة الخرج في استجابة التردد (بدون استخدام جسر المعدل والمرشح).
- لا ينطبق على دوائر التيار المتردد عالية الجهد.
حساب مقسم الجهد على المقاومات والمكثفات والحث
بعد اختيار نوع مقسم الجهد للحساب ، تحتاج إلى استخدام الصيغ. إذا كان الحساب غير صحيح ، فقد يحترق الجهاز نفسه ومرحلة الإخراج لتضخيم التيار والمستهلك. يمكن أن تكون عواقب الحسابات غير الصحيحة أسوأ من فشل مكونات الراديو: حريق نتيجة ماس كهربائي ، وكذلك صدمة كهربائية.
عند حساب الدائرة وتجميعها ، يجب اتباع قواعد السلامة بصرامة ، والتحقق من الجهاز قبل تشغيله من أجل التجميع الصحيح وعدم اختباره في غرفة رطبة (يزيد احتمال حدوث صدمة كهربائية). القانون الرئيسي المستخدم في الحسابات هو قانون أوم لقسم الدائرة.صيغته على النحو التالي: تتناسب القوة الحالية بشكل مباشر مع الجهد في قسم الدائرة وتتناسب عكسياً مع مقاومة هذا القسم. يبدو إدخال الصيغة كما يلي: I = U / R.
خوارزمية لحساب مقسم الجهد على المقاومات:
- إجمالي الجهد: Upit = U1 + U2 ، حيث U1 و U2 هما قيم U لكل من المقاومات.
- جهد المقاوم: U1 = I * R1 و U2 = I * R2.
- Upit \ u003d I * (R1 + R2).
- لا يوجد تيار تحميل: I = U / (R1 + R2).
- U قطرة عبر كل من المقاومات: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit و U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.
يجب أن تكون قيم R1 و R2 أقل مرتين من مقاومة الحمل.
لحساب مقسم الجهد على المكثفات ، يمكنك استخدام الصيغ: U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit و U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit.
صيغ حساب DN على المحاثات متشابهة: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit و U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.
تستخدم المقسمات في معظم الحالات مع جسر الصمام الثنائي والصمام الثنائي زينر. الصمام الثنائي زينر هو جهاز أشباه الموصلات يعمل كمثبت يو.يجب اختيار الثنائيات مع عكس U أعلى من المسموح به في هذه الدائرة. يتم اختيار الصمام الثنائي زينر وفقًا للكتاب المرجعي لقيمة جهد التثبيت المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تضمين المقاوم في الدائرة أمامه ، لأنه بدونه سوف يحترق جهاز أشباه الموصلات.
مقالات مماثلة:
